تعرف على الشبكات الكهربائية الموحدة

قد يهمك أيضا

الشبكات الكهربية الموحدة

تاريخها، اهميتها، الربط الكهربائي بين الدول العربية واهم ميزات الربط 

أنشأ توماس إيدسون أول محطة لتوليد الكهرباء فى العالم فى نيويورك بأمريكا فى 1882 ، وقد نجح أخيرا، بعد محاولات عديدة فاشلة ، فى توليد تيار كهربى مستمر. وهو صاحب العبارة الأشهر : "أنا لم أفشل ولكنى نجحت في اكتشاف عشرة آلاف طريقة فاشلة". 

وكانت مصر أول دولة عربية دخلتها الكهرباء على شكل مولدات ديزل (وليس محطات توليد) فى 1863 فى عهد الخديوى اسماعيل ، لكن أول محطة توليد كهربية عمومية كانت فى 1895 زمن الاحتلال الانجليزى .

أما الدول العربية ، فالعراق عرف الكهرباء فى 1917 خلال فترة الاحتلال الإنجليزى أيضا ، وكانت بغداد مضاءة بالكامل فى 1928، أما السعودية فقد بدأت باستخدام مولدات الديزل فى أوائل العشرينات .

واستخدمت الكهرباء ضمن شبكة كهربية عمومية فى الكويت في عام 1934 م بعد أن كانت لسنوات تستخدم مولدات الديزل فى استخدامات محدودة ، و في عام 1951 م تم إنشاء أول محطة توليد بمنطقة الشويخ ، وكان جهد الشبكة الكهربية حينها لا يتجاوز ( 11000 ) فولت ، ومع التطور الزمنى أصبح الآن بالكويت رغم صغر مساحتها شبكة قوية بقدرة تتجاوز 13 جيجاوات وبجهد يصل إلى kV 400 .

وأول شبكة كهربية عربية موحدة تضم مستويات مختلفة من الجهود ووحدات توليد متعددة ومتنوعة كانت فى مصر، فقبل إنشاء وزارة الطاقة الكهربية في مصر عام 1964 كان هناك العديد من الشركات والهيئات المسؤولة عن توليد الكهرباء. وكانت بعض أنواع التيارات المستخدمة في مجال التوزيع من النوع الـ DC ، والبعض الآخر كان AC بنوعيه (phase-1 و  3-phase ) . بل كان البعض منهم يعمل على تردد (40Hz)  ، والبعض الآخر على تردد (50Hz)  . وكان جهد التوزيع في بعض المناطق مثل الاسكندرية (110 V)، وفى مناطق أخرى كان الجهد 220V .وبالتالي كان لابد قبل إنشاء شبكة الكهرباء الموحدة التي بإمكانها ربط جميع الشبكات مع بعضها البعض أن يتم أولا توحيد وتنسيق الترددات والجهود التي تأتي من محطات توليد الكهرباء المختلفة، وكذلك توحيد وتنسيق الجهود المستخدمة في النقل والتوزيع.

والآن ، فإن أكبر شبكة كهربية موحدة فى الشرق الأوسط هى الشبكة السعودية ، حيث بلغت قدرات التوليد المتاحة من الكهرباء فى السعودية 65506 ميجاوات بنهاية 2014 ، وبذلك تعد السعودية أكبر منتج للطاقة الكهربية في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا تمتلك السعودية أكثر من 50 محطة توليد بأنواع وقود متنوعة ، ويشكل إنتاج المملكة أكثر من 25 % من إنتاج 18 دولة عربية مجتمعة .

بينما تأتى مصر فى المرتبة الثانية من حيث قدرات التوليد بالشبكة الموحدة ، حيث يبلغ إجمالى القدرة المركبة بها حوالي 36000 ميجاوات (2016)، وتقوم بإنتاج ونقل وتوزيع الطاقة على مستويات الجهود المختلفة (500 ، 400، 220 ، 132 ، 66 ، 33 ، 22 ، 11 ك فولت) من خلال محطات التوليد المختلفة بالشبكة (بخارية ، غازية، مركبة ، مائية ، رياح ، شمسية). وتأتى بعد ذلك الإمارات والعراق والكويت والجزائر على الترتيب ثم بقية الدول العربية.

أهمية الشبكات الكهربية الموحدة

فى كل دول العالم يتم ربط محطات التوليد داخل كل دولة معا بشبكة نقل جهد عالى ، بحيث تصبح جميع المولدات تصب فى شبكة واحدة ، وجميع الأحمال تأخذ من نفس هذه الشبكة ، وبالتالى فأنت فى مصر مثلا عندما تقول مثلا أن الكهرباء فى بيتى تأتى من محطة شبرا الخيمة لأنك تسكن بجوار هذه المحطة فهذا خطأ ، والصحيح أن الكهرباء تأتيك من الشبكة الموحدة .

والهدف واضح من هذا الأسلوب فى ربط محطات التوليد معا ، فلو كانت كل محطة مسئولة عن مدينة معينة ، فإن خروج هذه المحطة من الخدمة لأي سبب يعنى فقد الطاقة الكهربية بالكامل فى هذه المدينة ، بينما فى حال ربط المحطات معا ، فإن خروج وحدة توليد يمكن فى معظم الأحيان تعويضها بسهولة من الاحتياطى الموجود فى بقية المحطات المتصلة بالشبكة.

وتتمثل الفائدة الأساسية لربط عدة شبكات كهربية معا في تقليل القدرة الاحتياطية المركبة في كل شبكة ، وبالتالي إلى تخفيض الاستثمارات التى تنفق لبناء محطات جديدة لتلبية الطلب ، دون المساس بدرجة الأمان والاعتمادية في الشبكات المرتبطة. ويؤدي الربط إلى التقليل من الاحتياطي spinning reserve، ويهدف الربط أيضا إلى الاستفادة من إقامة محطات التوليد في المواقع المناسبة لها ، بحيث تكون أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية نتيجة مثلا لتوفر وقود رخيص فائض صعب التصدير أو صعب التخزين في إحدى الدول المرتبطة .

ويهدف الربط أيضا إلى التقليل من تلوث البيئة ، فالجدير بالملاحظة أن معظم محطات التوليد الجديدة فى أوروبا على سبيل المثال تنشأ فى شرق أوروبا الفقير وليس فى غربها الغنى الذى يريد الكهرباء دون تلوث .

الربط الكهربى بين الدول العربية

وإدراكاً لهذه الفوائد ، فقد قام عدد محدود من الدول العربية منذ أوائل الخمسينيات بربط شبكاتهم الكهربية معا. ودول المغرب العربي كان لها السبق فى ذلك ، فعلى سبيل المثال ، تم ربط الجزائر بتونس بدءاً من عام 1952 بخط ربط على جهد 90 ك.ف. وذلك لأغراض الطوارئ فقط ، مثل حدوث أعطال فنية أو عند ارتفاع الطلب بصورة مفاجئة في إحدى الشبكات يمنعها من توفير الطاقة للأحمال الموجودة على شبكتها . وتم ربط المغرب والجزائر بخط ربط على جهد 220 ك.ف في عام 1979 . وبالإضافة إلى الربط القائم بين الجزائر والمغرب على جهد 220 ك.ف. ، قامت الدولتان أيضا بربط شبكات الكهرباء فيهما ، على جهد 400 ك.ف. ، وذلك من خلال خط هوائي بقدرة حوالي MW 900 . وقد دخل هذا الخط في الخدمة عام 2009.

أما دول الخليج فإنهم يرتبطون معا بشبكة واحدة أيضا ، ويوضح الشكل 1 - 1 المخطط العام لشبكة الربط لدول مجلسالتعاون الخليجي. وقد نفذ مشروع الربط على ثلاث مراحل ، بحيث تم في المرحلة الأولى ربط محطة الزور في الكويت بمحطة الفاضلي في المملكة العربية السعودية ، وبمحطة الجسرة في البحرين ، ومحطة الدوحة الجنوبية في قطر ، كل ذلك على جهد 400 ك.ف. وتشكل هذه الخطوط الجزء الشمالي من الربط. أما في المرحلة الثانية ، فتم ربط شبكات الإمارات وعمان ، التي تشكل الجزء الجنوبي. وفي المرحلة الثالثة ، يتم ربط الجزء الشمالي بالجزء الجنوبي .

(ملحوظة: لا توجد خطوط HVDC فى أى جزء من الشبكة لأن الشبكة كلها تردد 50HZ ، رغم أن هناك اختلاف فى التردد بين السعودية وبقية الدول، إلا أن ربط السعودية بالشبكة يتم داخل محطة الفاضلى نفسها بواسطة Back to Back Inverter/Converter sets بدون أى مسافة بينهما)

شبكة الربط الخليجي الموحد

وتوجد حاليا شبكة ربط للكهرباء في مصر والأردن وسوريا ولبنان وليبيا وفلسطين (تم الربط بين الشبكة الكهربية الاردنية مع الشبكة الفلسطينية من خلال مغذي 33 ك.ف من محطة تحويل السويمة بالأردن إلى أريحا بفلسطين ، وهناك ربط كهربى محدود بين غزة مع مصر)، وكان يفترض ضم العراق وتركيا ولكن حالت الظروف السياسية دون ذلك ، والشكل التالي يمثل المخطط العام المفترض لمشروع الربط بين هذه الثمانية دول.

وتفصيليا ، ترتبط مصر كهربيا بالأردن منذ عام 1998 ، عن طريق خط هوائي جهد 500 kV يعبر إلى سيناء من السويس ويمتد حتي الحدود المصرية في طابا ، وداخل محطة طابا يوجد محول بقدرة 750 ميجا ، وجهد 500/400 kV ، ثم تتصل فى المرحلة الأخيرة بشبكة الأردن من خلال كابل بحري بطول 13.3 كم لعبور خليج العقبة على عمق 850 م إلى نقطة الربط بالشبكة الأردنية على جهد 400 kV ، وهذا الكابل البحرى مكون من أربعة فازات ( ثلاثة فى الخدمة والرابع احتياطى يستخدم عند خروج أى Phase لدواعى الصيانة أو بسبب عطل). وتتضمن منظومة الربط أيضا محطات محولات بكل من السويس و طابا.

ملحوظة : الأردن مرتبط بسوريا ، وسوريا مرتبطة بلبنان ، وهذا يعنى أن جميع هذه الدول مرتبطة بمصر.

كما تم تنفيذ الربط أيضا بين مصر و ليبيا على جهد 220 KV ، و تم التشغيل في 28 مايو 1998 ، و كان بين محطة مطروح في مصر و محطة طبرق في ليبيا. اولجزء الخاص بالربط مع ليبيا يبدو على شاشات مركز التحكم القومى كما فى الشكل التالي:

أهم ميزات الربط الكهربى

الميزة الأساسية لهذا الربط يظهر بقوة عند حالات الااا Blackout (الإظلام التام) حيث يفيد هذا الربط فى عملية ال (Restoration ) استعادة الطاقة . وأحيانا تظهر أهميتها فى تبادل الطاقة وقت الذروة ، لكن هذه الميزة الأخيرة لا تظهر إلا إذا كانت الدول المشتركة متباعدة فى خطوط الطول حتى لا تحدث الذروة فيها فى وقت واحد فتصعب عملية التبادل ( مالم تكن الدولة لديها إنتاج كبير يفوق استهلاكها الأقصى ، كما هو الحال مثلا فى قطر التى لديها حوالى 3 جيجاوات فائض إنتاج وهى أكبر دولة عربية فى فائض الإنتاج)، أما فى الظروف العادية فحجم التبادل بين الدول محدود كما يظهر من الجدول التالي الذى يمثل الطاقة المباعة والواردة لمصر من ليبيا والأردن وسوريا ولبنان.

المصدر : هندسة القوى الكهربية للمؤلف : أ.د. محمود الجيلاني