Меню

Использование электрической энергии высокого напряжения

Применение высоких напряжений для передачи электрической энергии

date image2015-07-04
views image2447

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Применение высоких напряжений для передачи электрической энергии на большие расстояния играет важную роль в развитии мировой электроэнергетики и нашей страны. Наиболее высокое напряжение, используемое в мире в настоящее время 750 кВ (Россия, Украина) и 765 кВ (США, Канада, Бразилия). В Европейской объединенной энергосистеме (UCPTE) наивысшее напряжение 400 кВ. В мире была сооружена лишь одна линия ультравысокого напряжения (УВН) 1150 кВ Экибастуз – Кокчетав – Кустанай – Челябинск (Казахстан – Россия). Все оборудование этой уникальной электропередачи было разработано в нашей стране и выпущено отечественной промышленностью. В настоящее время 500 км этой линии эксплуатируется под напряжением 500 кВ.

Рост напряжений, который происходил в течение всего периода развития электроэнергетики, определяется экономическими факторами. Стоимость линии электропередачи (ЛЭП) примерно пропорциональна номинальному напряжению, в то время как её пропускная способность пропорциональна квадрату этого напряжения. Себестоимость передачи электроэнергии снижается при повышении номинального напряжения, уменьшаются и удельные капиталовложения.

Экономические факторы также способствовали сооружению мощных электростанций, поскольку удельные капиталовложения и металлоёмкость для крупных электростанций значительно ниже, чем для мелких.

Необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния связана с удалением электростанций от центров потребления, что вызвано повышением экологических требований к электростанциям, прежде всего необходимостью сокращения занимаемых под них земельных площадей и усложнением их размещения вблизи крупных промышленных центров. Это, в свою очередь, влечет за собой увеличение длины линий электропередачи. Для того чтобы снизить потери электроэнергии при передаче по длинным линиям определенной мощности необходимо повысить напряжение и уменьшить ток. В России передача электроэнергии на значительные расстояния осуществляется по линиям с номинальными напряжениями 110, 220, 330, 500, и 750 кВ. В таблице 1.1. представлены пропускная способность линий различных номинальных напряжений и их длина в зависимости от номинального напряжения.

Читайте также:  Схема прибора для измерения напряжения сети

Надежная работа электрических систем высокого напряжения в основном определяется изоляцией и теми напряжениями, которые на эту изоляцию воздействуют. Повышения напряжения, которые могут быть опасными для изоляции, называются перенапряжениями. Использование высоких напряжений в электрических системах связано с проблемой обеспечения безаварийной работы изоляции всех элементов электрической системы. Рассматриваемая проблема получила название “Техника высоких напряжений в электроэнергетике”

Пропускная способность электропередачи 110-1150 кВ [ ЭТС, Т.3, с. 239]

Напряжение линии, кВ Натуральная мощность, МВт, при волновом сопротивлении, Ом Передаваемая мощность на одну цепь, МВт Длина передачи, км
300-314 250-275
__ __ 25-50 50-150
__ 100-200 150-250
__ 300-400 200-300
__ 700-900 800-1200
__ __ 1800-2200 1200-2000
__ __ 4000-6000 2500-3000

Техника высоких напряжений (ТВН) в настоящее время представляет собой науку о характеристиках вещества и процессах в нем при экстремальных электромагнитных воздействиях — высоких напряжениях и сильных токах, а также о технологическом использовании этих процессов. Один из основных разделов ТВН посвящен свойствам и характеристикам изоляционных конструкций электрооборудования высокого напряжения и условиям их надежной эксплуатации при воздействии рабочего напряжения, грозовых и внутренних перенапряжений. Учебная дисциплина, соответствующая этому разделу называется «Изоляция и перенапряжения». Структура этой дисциплины достаточно разнородна и представляет собой два больших раздела «Изоляция электрических установок высокого напряжения» и «Перенапряжения в электрических системах». Эти разделы связаны между собой задачей координации изоляции, которая заключается в приведении в соответствие уровней электрической прочности изоляции и уровней воздействующих на электроустановки перенапряжений. На схеме (рис.1) представлена структура учебной дисциплины, которая поможет студентам составить общее представление о содержании этой дисциплины.

Источник



В чем преимущества и недостатки высоковольтных ЛЭП постоянного тока

Здравствуйте уважаемые гости и подписчики моего канала!

Читайте также:  Как решить проблему падения напряжения

Мы продолжаем с вами знакомиться с энергетикой, и сегодня я хочу вам рассказать о высоковольтных линиях постоянного тока и объясню почему, несмотря на все преимущества, их крайне неохотно внедряют. Интересно? Тогда начнем.

С каждым годом растут нагрузки, и все больше возрастают требования к надежности и качеству электроснабжения.

Одним из перспективных направлений в обеспечении надежного и качественного электроснабжения является постройка высоковольтных линий электропередач постоянного тока.

В чем особенность линий постоянного тока

Главная особенность линий постоянного тока заключена в том, что передаваемая мощность имеет исключительно активный характер. А индуктивная и емкостная составляющие в таких цепях отсутствует априори.

Кроме этого в таких линиях нет воздействия волновых процессов и для перетока мощности достаточна лишь разность потенциалов на концах линии.

Так же, чтобы рассчитать требуемое сечение проводника, достаточно учесть температуру нагрева, которая зависит от омического сопротивления жилы.

В чем преимущества и недостатки высоковольтных ЛЭП постоянного тока

Именно поэтому при одинаковом сечении проводника, пропускная способность будет существенно выше, если он (проводник) будет использоваться на постоянное напряжение.

А как же дела с динамической и статической устойчивостью системы? В сетях с линиями на постоянном токе таких понятий просто не существует. А все потому, что нету сдвига фаз (как на переменке).

Все это делает высоковольтные линии на постоянном токе просто идеальными для передачи энергии на огромные расстояния.

Есть еще ряд факторов, которые играют на пользу постоянному току. Ну если все так хорошо, то почему у нас безраздельно правит переменка. Давайте разберемся.

В чем главный минус линий постоянного тока

Оборудование для подстанций постоянного тока до сих пор стоят очень больших денег

Итак, несмотря на все плюсы, у постоянного тока есть один минус, который перечеркивает все. И это высокая цена оборудования для подстанций постоянного тока.

Читайте также:  Напряжение мускулов 6 букв

Для того, чтобы связать системы, работающие на переменном токе, с линиями на постоянке, необходимо использовать такие аппараты как: выпрямители и инверторы.

В роли выпрямителей выступают трехфазные мостовые схемы с контролируемыми тиристорами в роли полупроводниковых элементов.

При этом в плечах каждой из фаз применяют одну группу, которая может состоять из сотни тиристоров.

Конвертерная станция

Именно сложность и завышенная стоимость данного оборудования диктует условия рентабельности. И на данный момент транспортировка постоянного тока становится выгодна при длине линии от 800 до 1100 км для линий без отпаек и в пределах от 1100 до 1400 км для линий с отпайками.

При этом диапазон мощностей должен быть от 600 до 3000 МВт. Для кабельных же линий на постоянном токе рентабельность наступает при длине более 75 км.

Заключение

HVDC системы в Западной Европе. Красным отмечены существующие линии, зелёным — строящиеся (линия, соединяющая Францию и Испанию — INELFE — уже построена), синим — предложенные.

Так вот, резюмируя все вышесказанное, получается следующее:

Плюсы линий на постоянном токе:

  1. Передаваемая мощность не зависит от переходных процессов.
  2. Можно передавать энергию между несинхронно работающими системами.
  3. Безынерционный контроль напряжения и мощности на выходе подстанций.
  4. Можно использовать длинные кабельные линии.

Минусы линий на постоянном токе:

  1. Цена оборудования.

Это все, что я хотел вам сказать о линиях электропередач на постоянном токе. Если вам понравился материал, тогда не забудьте оценить его лайком и репостом.

Источник