مقدمه:
انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژی ها از محاسن ویژ‌ه‌ای برخوردار است و همین محاسن است که ارزش و اهمیت و کاربرد آنرا فوق‌العاده روز افزون ساخته است. بعنوان نمونه می‌توان خصوصیات زیرا را نام برد:
هیچگونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع این انرژی وجود ندارد.
عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد بسهولت امکان‌پذیر است.
تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای راندمان نسبتاً بالائی است.
کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی نسبت به سایر انرژی‌ها به آسانی انجام‌پذیر است.
بطور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی دارای سه قسمت اصلی می‌باشد:
مرکز تولید نیرو (نیروگاه)
خطوط انتقال نیرو
شبکه های توزیع نیرو
تولید که از دو قسمت تشکیل یافته است:
حلقه کنترل قدرت و فرکانس ، که به صورت توربین می‌باشد.
حلقه کنترل ولتاژ، که مربوط به ژنراتور می‌باشد.
شبکه سراسری انتقال که شامل ترانسهای قدرت با نسبت تبدیل 11.5/230/400kvi,11.5kv و شبکه‌ی فوق توزیع که شامل ترانسهای 132/63kv می‌باشد.
شبکه پخش انرژی الکتریکی که در انتهایی‌ترین سیستم قدرت قرار می‌گیرد.
بمنظور تامین انرژی مورد نیاز مصرف‌کننده‌ها، شبکه‌های توزیع (فشار متوسط و ضعیف) در قسمتهای مختلف صنعتی و کشاورزی و مسکونی و عمومی (تجاری) دارای شرایط و خصوصیات معینی میباشند.
این شرایط که در هر شکبه توزیع می‌باید مورد توجه قرار گیرد، عبارتند از:
شرط اول تامین انرژی مورد نیاز مشترکین (بعنوان مصرف‌کننده)، این است که شرکت برق موظف است به طور دائم در طول شبانه‌روز آن مقدار قدرتی را که مشترک درخواست نموده و مورد توافق قرار گرفته در اختیارش قرار دهد. بنابراین در انتخاب میزان قدرت و نوع شبکه و سیم‌کشی واحدهای عملیات آن بایستی دقت زیادی شود.
شرط دوم جهت تامین انرژی مصرف کننده‌ها این است که وضعیت شبکه‌ها باید طوری باشد تا در موقع خرابی یک قسمت از شبکه، در تغذیه‌ی مصرف‌کنندها وقفه‌ای حاصل نشود.
عیب‌یابی سریع ناشی از عایق بندی (ایزولاسیون) شرط سومی می‌باشد که در توزیع انرژی الکتریکی، باستی مورد نظر باشد. شبکه‌ها باید طوری باشد که بتوان معایب ناشی از عایق‌بندی و پارگی خطوط و سایر معایب را فوری و بطور مطمئن پیدا کرده و بسرعت آنها را برطرف نمود.
با برقراری شرایط بالا، چهارمین شرط انتخاب شبکه اینست که مناسب‌ترین و ارزان‌ترین روش توزیع انرژی را داشته باشد، عدم رعایت موارد فوق باعث می‌شود که اشکالات زیادی در شبکه‌های توزیع بوجود می‌آید. از افت ولتاژهای فوق‌العاده زیادتر از حدمجاز گرفته تا تلفات زیاد انرژی و از اضافه‌بار روی ترانسفورماتورها گرفته تا خاموشی‌های طولانی در سطوح وسیع.
انواع شبکه‌های توزیع انرژی الکتریکی:
بخش از سیستم الکتریکی که بین پستهای2kv,43kv,20kv و ترانسفورماتورهای فشار متوسط قرار دارد، سیستم اولیه نامیده می‌شود. این سیستم از مدارهایی تشکیل شده که به آنها فیدرهای اولیه گفته می‌شود. هر فیدر شامل یک بخش اصلی یا «فیدر اصلی» که معمولاً یک مدل سه سیمه سه فاز است و شاخه‌ها یا انشعابها که معمولاً از فیدر اصلی منشعب شده‌اند، میباشند.
ممکن است در صورت لزوم انشعاب‌های فرعی از انشعابها جدا شده باشد. ترانسفورماتورهای توزیع فشار متوسط، سه فاز بوده وتوسط فیوز فشار متوسط (فیوز CutOut) در پستهای هوایی محافظت می‌شوند. برای حفاظت ترانسهای قدرت در پستهای زمینی از دژنکتور یا سکسیونر قابل‌قطع زیر بار استفاده می‌شود.
فیدرهای مذکور توسط رکوردها در نقاط مختلف مدار تقسیم‌بندی شده‌اند تا حتی‌الامکان بخشی از مدار که دچار خطا شده است، به تعداد کمتری از مشترکین مرتبط باشد. این کارها با هماهنگی عملکرد تمام فیوزها و رکلوزرها امکان‌پذیر می‌باشد.
نواحی با تراکم بارزیاد توسط فیدرهای اولیه زیرزمینی که معمولاً کابلهای سه فاز شعاعی هستند، تغذیه می‌گردد. این روش، ظاهری بهتر داشته و کم‌دردسرتر می‌باشد، اما دارای هزینه بیشتر بوده و زمان تعمیر آن طولانی‌تر از سیستم‌های هوایی است. در برخی حالات، می‌توان کابل را بصورت معلق بر روی تیرک‌ها بکار برد که در این نوع، هزینه از حالت سیستم هوائی (Open-Wire) ، بیشتر و از حالت بکارگیری تاسیسات زیرزمینی کمتر می‌باشد.
شبکه‌های شعاعی:
ساده‌ترین، کم‌هزینه‌ترین و رایج ترین شکل فیدر اولیه، نوع شعاعی آن می‌باشد. بطور کلی فیدرهای اصلی و فرعی Main&SubFuder بصورت سه فاز بوده و جریان رله‌هایی که از پست خارج می‌شوند، بیشترین مقدار را داشته و هرکدام در حین اینکه انشعابها و انشعاب‌های فرعی از فیدر جدا می‌گردند، در طول فیدر کاهش می‌یابد.
کافیست اطمینان تداوم سرویس‌دهی در مسیرهای اولیه شعاعی پائین است. چنانچه خطایی در هر نقطه از فیدر رخ دهد، قطع قدرت در همه مشترکین فیدر ایجاد می‌گردد، مگر آنکه توسط کلیدهایی نظیر فیوز، تقسیم‌کننده، سکسیونر یا دژنکتور آن را جدا نمائید.
شبکه‌های بسته سه فاز (خطوط پخش انرژی از دوسو تغذیه):
ضریب اطمینان کار چنین شبکه‌ای بطور قابل توجهی بالا می‌باشد. زیرا از کارافتادن یکی از دو منبع و یا قسمتی از خط تغذیه کننده، شبکه همواره از سمت دیگری انرژی می‌گیرد. بدیهی است شرط اصلی محاسبه شبکه، تغذیه از یک سمت است. یعنی سطح مقطع سیم‌های اصلی باید برای حالتی محاسبه گردد که شبکه از یک سو تغذیه می‌گردد.
شبکه‌های دو سوتغذیه، در قصبات و روستاهایی بیشتر کاربرد دارد که در قسمت طول گسترش یافته است.
شبکه با تغذیه از یک سو، برای چنین مناطقی افت انرژی زیادی در طول خط دارد و علاوه از چنین شبکه‌ای برای تغذیه ماشینهای کارخانه که دارای سالن‌های نسبتاً طویلی می‌باشد، نیز می‌توان استفاده کرد.
شبکه‌های حلقوی
عملکرد شبکه‌های حلقوی غیر عملکرد شبکه‌های از دوسو تغذیه شونده می‌باشد، با این تفاوت که از یک شبکه حلقوی ابتدا و انتهای خط هادی یک نقطه (منبع) تغذیه کننده متصل می‌باشد. چنین شبکه‌ای برای تغذیه نقاط با تراکم مصرف زیاد به کار می‌رود (تغذیه پستهای ترانسفورماتور). حفاظت شبکه‌های ازدوسو تغذیه شونده و شبکه‌های حلقه‌ای احتیاج به وسایل حفاظتی حساس و دقیقی مانند رله‌های جریان زیاد جهت‌دار دارد.