Ηλεκτρικά καλώδια συνεχούς ρεύματος

Τα πλεονεκτήματα των γραμμών μεταφοράς συνεχούς ρεύματος είναι τα εξής:

1. Το όριο της μεταδιδόμενης ισχύος κατά μήκος της γραμμής δεν εξαρτάται από το μήκος της και είναι πολύ μεγαλύτερο από αυτό των γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος.

2. Η έννοια ενός ορίου στατικής ευστάθειας χαρακτηριστικού των εναέριων γραμμών μεταφοράς AC εξαλείφεται.

3. Τα ηλεκτρικά συστήματα που συνδέονται με εναέριες γραμμές μεταφοράς με συνεχές ρεύμα μπορεί να λειτουργούν ασύγχρονα ή με διαφορετικές συχνότητες.

4. Απαιτούνται μόνο δύο καλώδια αντί για τρία, ή ακόμα και ένα εάν χρησιμοποιείτε γείωση ως δεύτερο.

Στο σχ. 1. παρουσιάστηκε διπολικό κύκλωμα μετάδοσης DC («Δύο πόλοι - γείωση»).

Σε αυτό το σχήμα, υποσταθμοί UD και UZ, μετατροπέας (ανορθωτής και μετατροπέας). L — αντιδραστήρας ή φίλτρο για τη μείωση της επίδρασης υψηλών αρμονικών, κυματισμών τάσης και ρευμάτων έκτακτης ανάγκης. rl είναι η αντίσταση γραμμής. G, T — γεννήτριες και μετασχηματιστές.

Η παραγωγή και η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας πραγματοποιείται με εναλλασσόμενο ρεύμα.

Σύκο. 1. Κύκλωμα μετάδοσης DC σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης

Τα κύρια στοιχεία της μόνιμης γραμμής:

1.Ελεγχόμενοι ανορθωτές υψηλής τάσης από τους οποίους συναρμολογείται το κύκλωμα του υποσταθμού μετατροπέα.

2. Ελεγχόμενοι μετατροπείς υψηλής τάσης από τους οποίους συναρμολογείται και το κύκλωμα του υποσταθμού μετατροπέα.

Το σχήμα του υποσταθμού μετατροπέα δεν διαφέρει ουσιαστικά από το σχήμα του υποσταθμού ανορθωτή, αφού οι ανορθωτές είναι αναστρέψιμοι. Η μόνη διαφορά είναι ότι πρέπει να εγκατασταθούν συσκευές αντιστάθμισης, πυκνωτές ή σύγχρονοι αντισταθμιστές στον υποσταθμό του μετατροπέα για να παρέχουν στους μετατροπείς άεργο ισχύ, που είναι περίπου το 50 ... 60% της εκπεμπόμενης ενεργής ισχύος.

Τα μεσαία σημεία των δύο σταθμών μετατροπέα στη διπολική μετάδοση είναι γειωμένα και οι πόλοι είναι απομονωμένοι.

Η τάση του πόλου UP είναι ίση με την τάση πόλου προς γείωση. Για παράδειγμα, στη μετάδοση ισχύος Volgograd-Donbass, η τάση του πόλου προς το έδαφος είναι +400 kV και η τάση του δεύτερου πόλου είναι 400 kV. Τάση Ud μεταξύ πόλων 800 kV. Η μετάδοση μπορεί να χωριστεί σε δύο ανεξάρτητα ημικυκλώματα. Σε κανονική λειτουργία, με ίσα σημεία σε ημικυκλώματα, το ρεύμα μέσω του εδάφους είναι κοντά στο μηδέν. Και τα δύο ημικυκλώματα μετάδοσης μπορούν να λειτουργήσουν αυτόνομα και σε περίπτωση βλάβης του ενός πόλου, η μισή ισχύς μπορεί να μεταδοθεί μέσω του άλλου πόλου με επιστροφή μέσω του εδάφους.

Σε περίπτωση σφάλματος μονοπολικού ή μονού κυκλώματος, το δεύτερο μισό κύκλωμα μπορεί να λειτουργήσει σε μονοπολικό κύκλωμα.

Ρύζι. 2. Σχέδιο μετάδοσης συνεχούς ρεύματος σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης

Σε μονοπολική μετάδοση, ένας πόλος είναι γειωμένος και υπάρχει ένα καλώδιο μονωμένο από τη γείωση. Το δεύτερο καλώδιο είτε είναι γειωμένο και στις δύο πλευρές του κιβωτίου ταχυτήτων είτε λείπει.Ένα τέτοιο γειωμένο δεύτερο καλώδιο χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου η χρήση ρεύματος στο έδαφος είναι απαράδεκτη (για παράδειγμα, κατά την είσοδο σε μεγάλες πόλεις). Κατά κανόνα, ένα μονοπολικό κύκλωμα μετάδοσης μπορεί να αποτελείται από ένα καλώδιο και γείωση και ένα διπολικό μπορεί να αποτελείται από δύο καλώδια. Η εμπειρία της μακροχρόνιας μετάδοσης συνεχούς ρεύματος μέσω του εδάφους έως 1200 A.

Τα μονοπολικά κυκλώματα χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση μικρών ισχύος έως 100 … 200 MW σε μικρές αποστάσεις. Συνιστάται η μετάδοση μεγάλων δυνάμεων σε μεγάλες αποστάσεις χρησιμοποιώντας διπολικά κυκλώματα.

Οι υποσταθμοί μετατροπέων, λόγω του περίπλοκου και ακριβού εξοπλισμού, αυξάνουν σημαντικά το κόστος μετάδοσης συνεχούς ρεύματος.Ταυτόχρονα, η ίδια η γραμμή DC είναι φθηνότερη από το AC, λόγω λιγότερων καλωδίων, μονωτών, εξαρτημάτων και ελαφρύτερων στηρίξεων.

Η ικανότητα μεταφοράς ενέργειας της μόνιμης γραμμής καθορίζεται από την τιμή και τη διαφορά τάσης στα άκρα της γραμμής, περιορίζεται από τις ενεργές αντιστάσεις των γραμμών και των τελικών συσκευών, καθώς και από την ισχύ των υποσταθμών μετατροπής.

Η φέρουσα ικανότητα της γραμμής DC είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή της γραμμής AC.

Η συνολική ισχύς της διπολικής μετάδοσης της γραμμής Volgograd-Donbass με τάση Ud = 800 kV είναι 720 MW. Η μεγαλύτερη στον κόσμο γραμμή Ekibastuz — Center τέθηκε σε λειτουργία με UP = ± 750 kV, τάση μεταξύ πόλων Ud = 1500 kV και μήκος 2500 km. Η ισχύς μπορεί να αυξηθεί στα 6000 MW.

Η κύρια περιοχή εφαρμογής των γραμμών συνεχούς ρεύματος είναι η μετάδοση μεγάλης ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις. Ωστόσο, οι ειδικές ιδιότητες αυτών των γραμμών επιτρέπουν την επιτυχή χρήση τους και σε άλλες περιπτώσεις.Για παράδειγμα, οι γραμμές συνεχούς ρεύματος είναι αποτελεσματικές όταν είναι απαραίτητο να διασχίσουν θαλάσσια στενά, καθώς και να συνδέσουν ασύγχρονα συστήματα ή συστήματα που λειτουργούν σε διαφορετικές συχνότητες (οι λεγόμενες συνδέσεις DC).

Μαζί με τις γραμμές συνεχούς ρεύματος υψηλής και εξαιρετικά υψηλής τάσης, οι γραμμές συνεχούς ρεύματος χαμηλής και μέσης τάσης χρησιμοποιούνται επίσης σε στρατιωτικές υποθέσεις.

Οι ακόλουθες τάσεις είναι κοινές: χαμηλή τάση — 6, 12, 24, 36,48, 60 βολτ, μέση τάση — 110, 220, 400 βολτ.

Για όλες τις τάσεις, οι γραμμές DC έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

1. Δεν απαιτούν υπολογισμό σταθερότητας.

2. Η τάση σε τέτοιες γραμμές είναι πιο ομοιόμορφη, αφού σε σταθερή κατάσταση δεν παράγουν άεργο ισχύ.

3. Οι κατασκευές γραμμών συνεχούς ρεύματος είναι απλούστερες από τις εναλλασσόμενες: λιγότερες σειρές μονωτών, λιγότερη κατανάλωση μετάλλου.

4. Η κατεύθυνση της ροής ισχύος μπορεί να αντιστραφεί (αναστρέψιμες γραμμές).

Μειονεκτήματα:

1. Η ανάγκη κατασκευής πολύπλοκων τερματικών υποσταθμών με μεγάλο αριθμό μετατροπέων τάσης και βοηθητικού εξοπλισμού. Οι ανορθωτές και οι μετατροπείς είναι γνωστό ότι παραμορφώνουν σημαντικά την κυματομορφή τάσης στην πλευρά AC. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε ισχυρές συσκευές εξομάλυνσης, οι οποίες μειώνουν σημαντικά την αξιοπιστία.

2. Η επιλογή ισχύος από τη γραμμή DC εξακολουθεί να είναι δύσκολη.

3. Στις γραμμές συνεχούς ρεύματος απαιτείται η πολικότητα και η τάση και στα δύο άκρα να είναι περίπου ίδιες πριν την ενεργοποίηση.

Έτσι, είναι δυνατόν να συμπεράνουμε ότι λόγω του υψηλού κόστους του k0 (Εικ.3), η κατασκευή ηλεκτρικών γραμμών με συνεχές ρεύμα (καμπύλη 2) γίνεται οικονομικά εφικτή μόνο σε μεγάλες αποστάσεις ίσες με περίπου 1000 ... 1200 km (σημείο m).

Ρύζι. 3. Η εξάρτηση του κόστους κεφαλαίου k από το μήκος της γραμμής l για εναλλασσόμενο ρεύμα — 1 και για συνεχές ρεύμα — 2

I. I. Meshteryakov