Technický pokrok v prenose elektriny, moderné nadzemné a káblové elektrické vedenia

Na vytvorenie elektrického vedenia je dnes najefektívnejšou technológiou prenos elektriny nadzemnými vedeniami s jednosmerným prúdom pri ultravysokom napätí, prenos elektriny podzemnými vedeniami izolovanými plynom a v budúcnosti - vytvorenie kryogénneho kábla. vedenia a prenos energie na ultravysokých frekvenciách pomocou vlnovodov.

DC linky

Ich hlavnou výhodou je možnosť asynchrónneho paralelného chodu energetických systémov, relatívne vysoká priepustnosť, zníženie nákladov na skutočné vedenia v porovnaní s trojfázovým striedavým vedením (dva vodiče namiesto troch a zodpovedajúce zmenšenie rozmerov podpier).

Dá sa uvažovať, že masový rozvoj jednosmerných prenosových vedení s napätím ± 750 a ďalej ± 1250 kV vytvorí podmienky na prenos veľkého množstva elektriny na extrémne veľké vzdialenosti.

V súčasnosti je väčšina nových vysokovýkonných a nadmestských prenosových vedení postavená na jednosmernom prúde.Skutočný držiteľ rekordu v tejto technológii v 21. storočí — Čína.

Základné informácie o prevádzke vysokonapäťových jednosmerných vedení a zoznam momentálne najvýznamnejších vedení tohto typu vo svete: Vysokonapäťové vedenia jednosmerného prúdu (HVDC), realizované projekty, výhody jednosmerného prúdu

Plynom izolované podzemné (káblové) vedenia

V káblovom vedení je možné vďaka racionálnemu usporiadaniu vodičov výrazne znížiť odpor vlny a použitím plynovej izolácie so zvýšeným tlakom (na báze «SF6») dosiahnuť veľmi vysoké prípustné gradienty elektrického poľa. silu. Výsledkom je, že pri miernych veľkostiach bude dosť veľká kapacita podzemných vedení.

Tieto linky sa využívajú ako hlboké vjazdy vo veľkých mestách, keďže nevyžadujú odcudzenie územia a nezasahujú do mestského rozvoja.

Podrobnosti napájacieho kábla: Návrh a aplikácia vysokonapäťových káblov plnených olejom a plynom

Supravodivé elektrické vedenia

Hlboké chladenie vodivých materiálov môže dramaticky zvýšiť prúdovú hustotu, čo znamená, že otvára skvelé nové možnosti pre zvýšenie prenosovej kapacity.

Použitie kryogénnych vedení, kde je aktívny odpor vodičov rovný alebo takmer nule, a supravodivých magnetických systémov môže viesť k radikálnym zmenám v tradičných schémach prenosu a distribúcie elektriny. Nosnosť takýchto vedení môže dosiahnuť 5-6 miliónov kW.

Viac podrobností nájdete tu: Aplikácia supravodivosti vo vede a technike

Ďalší zaujímavý spôsob využitia kryogénnych technológií v elektrine: Supravodivé systémy na ukladanie magnetickej energie (SMES)

Ultra vysokofrekvenčný prenos cez vlnovody

Pri ultravysokých frekvenciách a určitých podmienkach pre realizáciu vlnovodu (kovovej rúrky) je možné dosiahnuť relatívne nízky útlm, čo znamená, že silné elektromagnetické vlny môžu byť prenášané na veľké vzdialenosti.Prirodzene, vysielací aj prijímací koniec vedenia musia byť vybavené prevodníkmi prúdu z priemyselnej frekvencie na ultravysokú a naopak.

Prediktívne hodnotenie technických a nákladových ukazovateľov vysokofrekvenčných vlnovodov nám umožňuje dúfať v uskutočniteľnosť ich použitia v dohľadnej budúcnosti pre vysokovýkonné energetické trasy (do 10 miliónov kW) s dĺžkou do 1000 km.

Dôležitým smerom technického pokroku pri prenose elektrickej energie je predovšetkým ďalšie zdokonaľovanie tradičných spôsobov prenosu striedavým trojfázovým prúdom.

Jedným z ľahko implementovateľných spôsobov zvýšenia prenosovej kapacity prenosového vedenia je ďalšie zvýšenie stupňa kompenzácie jeho parametrov, a to: hlbšie oddelenie vodičov podľa fázy, pozdĺžna väzba kapacity a priečnej indukčnosti.

Existuje tu však množstvo technických obmedzení, takže zostáva najracionálnejšou metódou zvýšenie menovitého napätia prenosovej linky… Hranica sa tu podľa podmienok izolačnej sily vzduchu uznáva ako napätie okolo 1200 kV.

V technickom pokroku v prenose elektriny môžu zohrávať dôležitú úlohu špeciálne schémy na realizáciu AC prenosových vedení. Medzi nimi je potrebné poznamenať nasledujúce.

Upravené čiary

Podstata takejto schémy sa redukuje na zahrnutie priečnej a pozdĺžnej reaktancie, aby sa jej parametre dostali na polovičnú vlnu. Tieto vedenia môžu byť navrhnuté na tranzitný prenos výkonu 2,5 – 3,5 milióna kW na vzdialenosť 3000 km. Hlavnou nevýhodou je obtiažnosť pri vykonávaní medzivýberov.

Otvorené čiary

Generátor a spotrebiteľ sú pripojené k rôznym vodičom v určitej vzdialenosti od seba. Kapacita medzi vodičmi kompenzuje ich indukčný odpor. Účel — tranzitný prenos elektriny na veľké vzdialenosti. Nevýhoda je rovnaká ako pri ladených linkách.

Polootvorená linka

Jedným zo zaujímavých smerov v oblasti zlepšovania AC prenosovej linky je úprava parametrov prenosovej linky v súlade so zmenou jej prevádzkového režimu. Ak je otvorená linka vybavená samoladením s rýchlo nastaviteľným zdrojom jalového výkonu, potom sa získa takzvaná polootvorená linka.

Výhodou takejto linky je, že pri akomkoľvek zaťažení môže byť v optimálnom režime.

Elektrické vedenia v režime hlbokej regulácie napätia

Pre prenosové vedenia striedavého prúdu pracujúce na výrazne nerovnomernom profile zaťaženia sa môže odporučiť súčasná hĺbková regulácia napätia na koncoch vedenia v reakcii na zmeny zaťaženia. V tomto prípade môžu byť parametre elektrického vedenia zvolené nie podľa maximálnej hodnoty výkonu, čo umožní znížiť náklady na prenos energie.

Treba poznamenať, že vyššie opísané špeciálne schémy na realizáciu elektrických vedení striedavého prúdu sú stále v rôznych štádiách vedeckého výskumu a stále si vyžadujú značné zdokonalenie, dizajn a priemyselný rozvoj.

Toto sú hlavné smery technického pokroku v oblasti prenosu elektrickej energie.