صنعت برق یکی از حیاتی ترین صنایع یک کشور به حساب می آید . در این میان ، شبکه های توزیع انرژی الکتریکی ، محل تلاقی مشترکین صنعت برق می باشد و اشکالات سیستم توزیع در این صنعت ، از دید مصرف کنندگان ، مشکل کلیه صنعت برق قلمداد خواهد شد . توسعه روز افزون ، عدم پیش بینی صحیح این روند و عقب ماندگی تکنولوژی ، همواره مشکلاتی را در سیستم توزیع انرژی الکتریکی به همراه داشته است . با توجه به اینکه 35 درصد از سرمایه گذاری های صنعت برق ، به بخش توزیع مربوط است و عدم طراحی صحیح ، هدایت سیستم بدون برنامه ریزی و تعیین اهداف بدون کنترل پروژه ها ، موجبات اعمال ضرر به سرمایه ملی ، اتلاف انرژی وعدم رضایت و بدبینی مشترکین را به دنبال داشته است ، بنابراین لزوم آموزش و انتقال دانش ، نوآوری ، رعایت نکات فنی و استانداردها، نظارت ، کنترل و ارزیابی در سیستم های توزیع شدیداً احساس می شود .
لزوم توجه و آشنایی با توزیع انرژی الکتریکی :
با هر قدمی که در زندگی برداشته می شود ، وابستگی جوامع بشری به منابع انرژی الکتریکی بیشتر احساس می شود ؛ در این میان ، ارتباط بین منبع تغذیه و مصرف کنندگان ، به نام سیستم توزیع انرژی نقش حیاتی را ایفا می کند . این سیستم نه تنها از نظر کمیت توزیع انرژی الکتریکی اهمیت دارد ، بلکه از نظر ارائه و استمرار تامین برق نیز با استانداردهای معتبر در کیفیت مطلوب مورد توجه قرار گرفته است .
انرژی الکتریکی ، در نیروگاهها ی حرارتی توسط سوخت های فسیلی ، یا پس از صرف هزینه های سنگین ، با استفاده از پتانسیل آب سدها در توربین های آبی تولید شده از طریق خطوط انتقال انرژی ، به مراکز مصرف انتقال می یابند . در این مراکز ، ایستگاه های تبدیل ، سطح ولتاژ را کاهش می دهند . این ولتاژ متوسط به وسیله شبکه های توزیع به محل مصرف کننده خواهد رسید . در محل مصرفی نیز، به کمک ایستگاههای ترانسفورماتوری توزیع ، ولتاژ به حد قابل استفاده برای مصارف خانگی ، صنعتی ، تجاری ، عمومی، کشاورزی و ... تبدیل شده و به مصرف می رسد ( شکل 1-1 ). سیستم های قدرت ، وظیفه تامین انرژی الکتریکی رااز مرحله تولید تا مصرف به عهده دارند . این سیستم ها به چهار بخش عمده تولید ، انتقال ، توزیع و سرویس به مشترکین تقسیم می شود . امروزه ، باتوجه به گستردگی فعالیت های چرخه تامین برق در انواع مراحل «تولید ، انتقال ، توزیع برق و خدمات بعداز فروش به مشترکین »، لزوم توجه بیشتر و اختصاصی تر به هر کدام از این شاخه های صنعت برق را جدی تر کرده است .
ضرورت آموزش و استفاده از تخصص نیروی انسانی در هر یک از این بخش ها ، باعث شد تا براساس نوع فعالیت آن ها ( شکل 1-1 ) وزارت نیرو به شرکت ها و سازمانها ی وابسته تقسیم گردد . که البته به دلیلی تفاوت زیاد این فعالیت ها معمولاً هر یک توسط تشکیلات جداگانه ای اداره می شوند .
در اوایل توسعه استفاده از انرژی برق ، سیستم های توزیع اغلب جزو نیروگاه ها بودند ، که با گسترش بهره گیری از انرژی الکتریکی ، تقاضا از سیستم های توزیع نیرو بیشتر و بسیار پیچیده تر شد . این سیستم ها نه تنها مجبور بودند که تعداد زیادی از مصرف کنندگان را سرویس بدهند ، بلکه باید بارهای انفرادی بزرگ را نیز تغذیه می کردند که امروزه ، نیاز به نظارت دقیق تر وطراحی جامع تری را از لحاظ رعایت افت ولتاژ و کیفیت برق با قابلیت اطمینان بالا در سرویس دهی می طلبد . بنابراین «مهدسی توزیع نیرو » به طور پیوسته ، با پهنه گسترده ای از مسایل مواجه است که خود از نظر اقتصادی ، طراحی ، مباحث علمی برای ساخت ، تعمیر وبهره برداری بهینه ، به صورت یک شاخه علمی در زمینه مهندسی برق تبدیل شده است . با گسترش بهره برداری از برق ،تقاضاهای مصرف کنندگان ازسیستم های توزیع نیرو نیز بیشتر و بسیار متنوع تر شد . این سیستم ها نه تنها مجبورند که تعداد زیادی ا زمصرف کنندگان شهری را سرویس بدهند بلکه باید بارهای انفرادی از جمله صنایع و کارگاه های تولیدی ، چاه های آب کشاورزی ، مناطق دوردست روستایی را نیز تحت پوشش نیرورسانی قرار دهند که در این حالت ، نیاز به نظارت و رسیدگی دقیق تر به سطح تغییرات ولتاژ در اشعابات مشترکین وجود خواهد داشت . از سوی دیگر امروزه مصرف کنندگان ، چنان قابلیت اطمینانی از سرویس دهی خواستارند که در آن ، دفعات قطع برق کمتر و مدت خاموشی در زمان های کوتاه تر باشد . بنابراین ، توجه به امر طراحی ، احداث ، تعمیرونگهداری سیستم های توزیع ، خود یک مبحث علمی روز شده و برای رعایت اصول فنی و اقتصادی در این شاخه از صنعت برق نیاز روزافزونی به چشم می خورد .
پیشرفت سیستم های توزیع :
به موازات توسعه شبکه های توزیع برق، نوآوری در وسایل الکتریکی ، اختراع مواد بسیار مناسب ، تکامل تجهیزات و ابزارآلات پیشرفته ، روز به روز جایگزین وبه کار گرفته شد به شکلی که تکنیک های جدید و بسیار کارآمدی را برای تعمیر ، بهره برداری و احداث شبکه های توزیع ، برای برپاداشتن یک سیستم توزیع اقتصادی ، انتخاب صحیح اندازه های هادی ها ، عایق ها ، ترانسفورماتور ها و دیگر اجزا، موجب شد تا برای یک سیستم با قابلیت اطمینان بالا به بهره برداری های اضطراری ناشی از بارهای اضافه نیاز کمتری داشته و به طور کلی ، تاسیسات برای تقاضای بیشتر آینده جوابگو باشد . در چنین سیستمی تلفات کاهش خواهد یافت . از طرف دیگر ، مباحث جدیدی در زمینه سیستم های توزیع از جمله مدیریت مصرف و بار ، مکانیزاسیون ، دیسپاچینگ توزیع و دستگاههای کنترل از راه دور ، سیستم های دیجیتالی و الکترونیکی در اندازه گیری و کنترل معرفی و ساخته شه است . همه موارد گفته شده ارتباط مهندسی شدن شبکه های توزیع را با بهبود کیفیت سرویس دهی الکتریکی و همچنین کاهش تلفات و بهره برداری بهینه و خودکار از سیستم توزیع را نوید می دهد .
عوامل دیگری نیز وجود دارد که بر طراحی ، احداث و بهره برداری از سیستم های توزیع تاثیر گذاشته در حالی که بسیاری از آنها طبیعت فنی ندارند ، از این جمله اند مسایل اقتصاد – مهندسی که مهمترین نقش را در این زمینه ایفا می کنند ، مسایلی همچون نرخ برگشت سرمایه ، ارزش آتی سرمایه گذاری های فعلی ، همچنین ارزش فعلی هزینه ها در آینده ، نرخ تورم ، مسایل تامین مالی ، بودجه و مالیات هستند . ازدیگر مشکلات می توان به حریم های خطوط برقدار ، حفظ و نگهداری اراضی ، قطع درختان و مسایل محیط زیست اشاره کرد. الگوی رشد درآینده ،آیین نامه های تعرفه های برق وافزایش توقع مصرف کنندگان، تلاش برای جلب رضایت مشترکین ، تامین و آموزش نیروی انسانی ماهر و متخصص را طلب می کند .
از آنجایی که مهندسین توزیع ، با سیستم های موجود کار می کنند ، بنابراین تحلیل وضعیت تاسیسات فعلی ، عملیات اصلاح و بهینه سازی روی آنها و همچنین تشریح بعضی از تغییرات و تحولات ، امری مطلوب خواهد بود . درحال حاضر ، بیشتر سیستم های توزیع ، به صورت هوایی می باشند و صرفنظر از افزایش شبکه های کابل زمینی ، سیستم های توزیع هوایی برای مدتی به همین گستردگی ادامه خواهد داشت .
استفاده از خطوط هوایی ، امکان استفاده از انرژی برق به دورترین نقاط کشور را نیز فراهم آورده است . امروزه ،علم مهندسی توزیع ، به عواملی محیطی احاطه داشته وبیش از پیش ، درپی ابتکارونوآوری برای حل این مشکل می باشند . درطرح های جدید شبکه های هوایی ، علاوه بر رعایت کردن استانداردهای موجود ، عوامل زیست محیطی را نیز در طراحی آن مد نظر قرارمی دهند تا سازه های خطوط توزیع ، کمترین مزاحمت راایجاد نمایند . در این زمینه حتی در کشورهای پیشرفته نیز یکسان کردن پایه های خطوط توزیع برق، شبکه های مخابراتی و شبکه روشنایی معابرو اجرا یآن روی پایه هایی با ارتفاع های توافق شده برای انواع هادی ها ، به مورداجرا گذاشته شده است .