مفهوم فشار در برق چیست و چگونه برق فشار متوسط یا قوی در صنعت تولید می‌شود؟

نوشته: مفهوم فشار در برق چیست و چگونه برق فشار متوسط یا قوی در صنعت تولید می‌شود؟
مفهوم فشار در برق چیست و چگونه برق فشار متوسط یا قوی در صنعت تولید می‌شود؟

در زبان فنی برق، واژه‌ی فشار معادل ولتاژ (Voltage) استفاده می‌شود. این اصطلاح از دوران قدیم مهندسی برق در ایران رایج شده و هنوز هم در بین برق‌کاران، مهندسین و حتی مقررات وزارت نیرو رایج است.

  • ✅ فشار ضعیف = ولتاژ پایین (مثلاً ۲۲۰ یا ۳۸۰ ولت)

  • ✅ فشار متوسط = ولتاژ بین ۱ تا ۳۳ کیلوولت

  • ✅ فشار قوی = ولتاژ بیش از ۳۳ کیلوولت

بنابراین، وقتی گفته می‌شود «برق فشار متوسط»، منظور برقی با ولتاژ بین ۱ تا ۳۳ کیلوولت است، نه فشاری مانند فشار هوا یا سیالات.


🔧 چگونه برق فشار متوسط یا قوی در صنعت تولید می‌شود؟

1. تولید برق با ژنراتور یا نیروگاه

برق معمولاً در نیروگاه‌ها با ولتاژ پایین (معمولاً 6.6 تا 11 کیلوولت) تولید می‌شود. در برخی کاربردها مثل ژنراتورهای صنعتی، خروجی ممکن است حتی 400 یا 660 ولت باشد.

2. افزایش ولتاژ با ترانسفورماتور افزاینده

برای انتقال برق به مسافت‌های طولانی، ولتاژ را با استفاده از ترانسفورماتور افزاینده (Step-Up Transformer) به فشار متوسط یا قوی افزایش می‌دهند.

  • مثال: برق تولیدی 11kV را به 132kV یا بالاتر تبدیل می‌کنند تا تلفات انتقال کاهش یابد.

3. انتقال از طریق خطوط فشار قوی

پس از افزایش ولتاژ، برق توسط کابل‌ها و خطوط انتقال هوایی یا زمینی به ایستگاه‌های توزیع منتقل می‌شود.

4. کاهش ولتاژ برای مصرف صنعتی

در محل مصرف، مانند کارخانه‌ها یا واحدهای بزرگ صنعتی، از ترانسفورماتور کاهنده (Step-Down Transformer) استفاده می‌شود تا برق فشار قوی را به فشار متوسط یا ضعیف تبدیل کند.

5. توزیع نهایی

برق بعد از کاهش به فشار قابل استفاده (مثلاً 400 ولت سه‌فاز)، وارد تابلوهای برق صنعتی و سپس تجهیزات مصرف‌کننده می‌شود.


⚙️ چگونه ولتاژ برق را کم یا زیاد می‌کنند؟

✅ با استفاده از ترانسفورماتور (Transformers)

ترانسفورماتور دستگاهیه که با استفاده از القای مغناطیسی ولتاژ برق رو کاهش یا افزایش می‌ده، بدون اینکه فرکانس یا توانش تغییر زیادی کنه.

✳️ ترانس افزاینده (Step-up Transformer)

  • ولتاژ رو زیاد می‌کنه
  • معمولاً در نیروگاه‌ها برای انتقال برق به فواصل طولانی استفاده می‌شه
  • مثلاً از ۲۰ کیلوولت به ۴۰۰ کیلوولت

✳️ ترانس کاهنده (Step-down Transformer)

  • ولتاژ رو کم می‌کنه
  • معمولاً برای رساندن برق به منازل یا تجهیزات خانگی استفاده می‌شه
  • مثلاً از ۲۰ کیلوولت به ۲۲۰ ولت

✅ روش‌های دیگر برای تنظیم ولتاژ:

1. استابلایزر (Stabilizer)

  • برای تثبیت و تنظیم ولتاژ برق در وسایل حساس استفاده می‌شه (مثلاً یخچال یا تجهیزات پزشکی)
  • هم کم می‌کنه، هم زیاد، برای اینکه همیشه ولتاژ ثابت باشه

2. منبع تغذیه (Power Supply)

  • در وسایل الکترونیکی مثل لپ‌تاپ، مودم، یا دوربین مداربسته
  • برق ۲۲۰ ولت رو تبدیل می‌کنه به ۱۲ ولت، ۵ ولت یا ۹ ولت

3. اینورتر (Inverter)

  • برق DC (مثل باتری ماشین) رو به برق AC با ولتاژ بالا تبدیل می‌کنه
  • معمولاً در سیستم‌های خورشیدی یا UPS استفاده می‌شه

4. بوستر یا رگولاتور ولتاژ

  • دستگاه‌هایی هستن که ولتاژ رو در بازه‌ای خاص تنظیم می‌کنن تا افت ولتاژ یا نوسان نداشته باشیم

💡 چرا باید ولتاژ برق را تغییر داد؟

دلیل توضیح
کاهش تلفات برق ولتاژ بالا باعث کاهش جریان و در نتیجه کاهش تلفات انرژی در مسیر انتقال می‌شه
ایمنی مصرف‌کننده برق ۲۰ هزار ولت برای خانه خطرناکه! باید به ۲۲۰ ولت تبدیل بشه
نیاز تجهیزات هر وسیله برقی نیاز به ولتاژ خاصی داره (مثلاً شارژر گوشی ۵ ولته)
حفاظت تجهیزات تثبیت ولتاژ از سوختن دستگاه‌ها جلوگیری می‌کنه

📊 دسته‌بندی فشار برق طبق استانداردها:

نوع فشار برق محدوده ولتاژ مثال‌های کاربرد
فشار ضعیف 0 تا ۱۰۰۰ ولت منازل، ادارات، مغازه‌ها
فشار متوسط ۱ تا ۳۳ کیلوولت کارخانه‌ها، شهرک‌های صنعتی، مراکز توزیع برق
فشار قوی ۳۳ تا ۲۳۰ کیلوولت انتقال بین شهرها، نیروگاه‌ها به پست‌های اصلی
فشار بسیار قوی بالای ۲۳۰ کیلوولت خطوط فوق‌توزیع، نیروگاه به مناطق دوردست

🛠 تجهیزات مورد استفاده در فشار متوسط و قوی

تجهیزات کاربرد
ترانسفورماتور قدرت افزایش یا کاهش ولتاژ
بریکر قدرت (CB) قطع و وصل جریان در ولتاژ بالا
سکسیونر جداسازی بخش‌های مختلف شبکه
کابل فشار قوی انتقال برق با عایق مناسب
تجهیزات حفاظتی و مانیتورینگ جلوگیری از اضافه‌بار، اتصال کوتاه، و خطاها

⚡ کابل مناسب برای برق فشار قوی باید چه ویژگی‌هایی داشته باشد؟

برای انتقال برق فشار قوی (بالای 33kV)، کابل‌ها باید دارای ویژگی‌های خاصی باشن:

  1. عایق‌های مخصوص فشار قوی مثل XLPE

  2. سطح مقطع زیاد (برای تحمل جریان بالا و کاهش افت ولتاژ)

  3. ساختار چند لایه (شامل شیلد، نوار نیمه‌هادی، پوشش ضد آب و زره مکانیکی)

  4. تحمل دمای بالا و تنش‌های الکتریکی و مکانیکی


📊 جدول سطح مقطع کابل‌های فشار قوی و کاربردشان

 

ولتاژ نامی نوع کابل سطح مقطع پیشنهادی (mm²) کاربرد معمول
33 کیلوولت XLPE تک‌ رشته یا سه‌ رشته 120، 185، 240، 300، 400 پست برق، انتقال به مناطق صنعتی
63 کیلوولت XLPE تک‌رشته با شیلد مسی 240، 300، 400، 500، 630 نیروگاه تا ایستگاه فوق‌توزیع
132 کیلوولت کابل XLPE با زره فولادی 500، 630، 800، 1000 خطوط بین‌شهری، مراکز صنعتی بزرگ
230 کیلوولت کابل با عایق خاص و محافظ تقویت‌شده 800، 1000، 1200 شبکه‌های انتقال برق ملی و فوق توزیع

✅ هر چه فاصله انتقال، جریان مورد نیاز یا ولتاژ بالاتر باشد، باید از کابل با سطح مقطع بیشتر استفاده شود.


🎯 چند نکته تخصصی و مهم:

  • نوع هادی: در فشار قوی معمولاً از هادی مسی فشرده‌شده یا آلومینیوم تقویت‌شده با فولاد (ACSR) استفاده می‌شود.

  • نوع عایق: برای کابل‌های فشار قوی بیشتر از XLPE (پلی اتیلن کراس‌لینک‌شده) استفاده می‌شود که تحمل حرارتی و الکتریکی بالایی دارد.

  • شیلدینگ (Screening): کابل‌های فشار قوی دارای لایه نیمه‌هادی و شیلد مسی برای یکنواخت کردن میدان الکتریکی هستند.


💡 مثال واقعی:

برای انتقال برق فشار قوی 132kV به یک منطقه صنعتی که مصرف زیادی دارد، معمولاً از کابل XLPE با سطح مقطع 630 یا 800 میلی‌متر مربع استفاده می‌شود.