Τεχνικές εξελίξεις στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας, σύγχρονες εναέριες και καλωδιακές γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας

Για τη δημιουργία γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας, η πιο αποτελεσματική τεχνολογία σήμερα είναι η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας από εναέριες γραμμές με συνεχές ρεύμα σε υπερυψηλή τάση, η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από υπόγειες γραμμές με μόνωση αερίου και στο μέλλον - η δημιουργία κρυογονικού καλωδίου γραμμές και τη μετάδοση ενέργειας σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες από κυματοδηγούς.

Γραμμές συνεχούς ρεύματος

Το κύριο πλεονέκτημά τους είναι η δυνατότητα ασύγχρονης παράλληλης λειτουργίας των συστημάτων ισχύος, η σχετικά υψηλή απόδοση, η μείωση του κόστους των πραγματικών γραμμών σε σύγκριση με μια τριφασική γραμμή μετάδοσης AC (δύο καλώδια αντί για τρία και αντίστοιχη μείωση του μεγέθους των στηρίξεων).

Μπορεί να θεωρηθεί ότι η μαζική ανάπτυξη γραμμών μεταφοράς συνεχούς ρεύματος με τάση ± 750 και περαιτέρω ± 1250 kV θα δημιουργήσει συνθήκες για τη μετάδοση μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας σε εξαιρετικά μεγάλες αποστάσεις.

Επί του παρόντος, οι περισσότερες από τις νέες υπερηλεκτρικές και υπεραστικές γραμμές μεταφοράς είναι κατασκευασμένες σε συνεχές ρεύμα.Ο πραγματικός κάτοχος του ρεκόρ αυτής της τεχνολογίας στον 21ο αιώνα είναι η Κίνα.

Βασικές πληροφορίες για τη λειτουργία γραμμών συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης και μια λίστα με τις πιο σημαντικές γραμμές αυτού του τύπου στον κόσμο αυτή τη στιγμή: Γραμμές συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης (HVDC), ολοκληρωμένα έργα, πλεονεκτήματα συνεχούς ρεύματος

Υπόγειες (καλωδιακές) γραμμές με μόνωση αερίου

Σε μια καλωδιακή γραμμή, λόγω της ορθολογικής διάταξης των αγωγών, είναι δυνατό να μειωθεί σημαντικά η αντίσταση του κύματος και με τη χρήση μόνωσης αερίου με αυξημένη πίεση (με βάση το «SF6») να επιτευχθούν πολύ υψηλές επιτρεπόμενες κλίσεις του ηλεκτρικού πεδίου. δύναμη. Ως αποτέλεσμα, με μέτρια μεγέθη, θα υπάρχει αρκετά μεγάλη χωρητικότητα υπόγειων γραμμών.

Αυτές οι γραμμές χρησιμοποιούνται ως βαθιές είσοδοι σε μεγάλες πόλεις, καθώς δεν απαιτούν αποξένωση της επικράτειας και δεν παρεμβαίνουν στην αστική ανάπτυξη.

Λεπτομέρειες καλωδίου ρεύματος: Σχεδιασμός και εφαρμογή καλωδίων υψηλής τάσης με πλήρωση πετρελαίου και αερίου

Υπεραγώγιμα καλώδια ρεύματος

Η βαθιά ψύξη των αγώγιμων υλικών μπορεί να αυξήσει δραματικά την πυκνότητα ρεύματος, πράγμα που σημαίνει ότι ανοίγει μεγάλες νέες δυνατότητες για αύξηση της ικανότητας μετάδοσης.

Έτσι, η χρήση κρυογονικών γραμμών, όπου η ενεργή αντίσταση των αγωγών είναι ίση ή σχεδόν ίση με μηδέν, και υπεραγώγιμα μαγνητικά συστήματα μπορεί να οδηγήσει σε ριζικές αλλαγές στα παραδοσιακά συστήματα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Η μεταφορική ικανότητα τέτοιων γραμμών μπορεί να φτάσει τα 5-6 εκατομμύρια kW.

Για περισσότερες λεπτομέρειες δείτε εδώ: Εφαρμογή της υπεραγωγιμότητας στην επιστήμη και την τεχνολογία

Ένας άλλος ενδιαφέρον τρόπος χρήσης κρυογονικών τεχνολογιών στην ηλεκτρική ενέργεια: Υπεραγώγιμα συστήματα αποθήκευσης μαγνητικής ενέργειας (SMES)

Μετάδοση εξαιρετικά υψηλής συχνότητας μέσω κυματοδηγών

Σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες και ορισμένες συνθήκες για την εφαρμογή ενός κυματοδηγού (μεταλλικός σωλήνας), είναι δυνατό να επιτευχθεί σχετικά χαμηλή εξασθένηση, που σημαίνει ότι τα ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να μεταδοθούν σε μεγάλες αποστάσεις. πρέπει να είναι εξοπλισμένο με μετατροπείς ρεύματος από βιομηχανική συχνότητα σε υπερυψηλή και αντίστροφα.

Η προγνωστική αξιολόγηση των τεχνικών δεικτών και των δεικτών κόστους των κυματοδηγών υψηλής συχνότητας μας επιτρέπει να ελπίζουμε για τη σκοπιμότητα χρήσης τους στο άμεσο μέλλον για διαδρομές υψηλής ενέργειας (έως 10 εκατομμύρια kW) με μήκος έως και 1000 km.

Σημαντική κατεύθυνση τεχνικής προόδου στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας είναι κυρίως η περαιτέρω βελτίωση των παραδοσιακών μεθόδων μετάδοσης με εναλλασσόμενο τριφασικό ρεύμα.

Ένας από τους εύκολους τρόπους για την αύξηση της ικανότητας μεταφοράς της γραμμής μεταφοράς είναι η περαιτέρω αύξηση του βαθμού αντιστάθμισης των παραμέτρων της, δηλαδή: βαθύτερος διαχωρισμός των αγωγών κατά φάση, διαμήκης σύζευξη χωρητικότητας και εγκάρσια αυτεπαγωγή.

Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι τεχνικοί περιορισμοί εδώ, επομένως παραμένει η πιο ορθολογική μέθοδος αύξηση της ονομαστικής τάσης της γραμμής μεταφοράς… Το όριο εδώ, σύμφωνα με τις συνθήκες της μονωτικής ισχύος του αέρα, αναγνωρίζεται ως τάση περίπου 1200 kV.

Στην τεχνική πρόοδο στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας, ειδικά σχέδια για την υλοποίηση γραμμών μεταφοράς AC μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο. Μεταξύ αυτών πρέπει να σημειωθούν τα ακόλουθα.

Προσαρμοσμένες γραμμές

Η ουσία ενός τέτοιου σχήματος περιορίζεται στη συμπερίληψη της εγκάρσιας και της διαμήκους αντίδρασης προκειμένου να φέρει τις παραμέτρους του σε ένα μισό κύμα. Αυτές οι γραμμές μπορούν να σχεδιαστούν για διαμετακομιστική μετάδοση ισχύος 2,5 — 3,5 εκατομμυρίων kW σε απόσταση 3000 km. Το κύριο μειονέκτημα είναι η δυσκολία στην πραγματοποίηση ενδιάμεσων επιλογών.

Ανοιχτές γραμμές

Η γεννήτρια και ο καταναλωτής συνδέονται με διαφορετικά καλώδια σε κάποια απόσταση μεταξύ τους. Η χωρητικότητα μεταξύ των αγωγών αντισταθμίζει την επαγωγική τους αντίσταση. Σκοπός — διαμετακόμιση μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Το μειονέκτημα είναι το ίδιο με τις κουρδισμένες γραμμές.

Ημι-ανοιχτή γραμμή

Μία από τις ενδιαφέρουσες κατευθύνσεις στον τομέα της βελτίωσης της γραμμής μεταφοράς AC είναι η προσαρμογή των παραμέτρων της γραμμής μεταφοράς σύμφωνα με την αλλαγή στον τρόπο λειτουργίας της. Εάν μια ανοιχτή γραμμή είναι εξοπλισμένη με αυτοσυντονισμό με μια ταχέως ρυθμιζόμενη πηγή άεργου ισχύος, τότε λαμβάνεται μια λεγόμενη ημι-ανοιχτή γραμμή.

Το πλεονέκτημα μιας τέτοιας γραμμής είναι ότι σε οποιοδήποτε φορτίο μπορεί να είναι σε βέλτιστη λειτουργία.

Γραμμές ρεύματος σε λειτουργία ρύθμισης βαθιάς τάσης

Για γραμμές μεταφοράς εναλλασσόμενου ρεύματος που λειτουργούν με έντονα ανομοιόμορφο προφίλ φορτίου, μπορεί να συνιστάται η ταυτόχρονη ρύθμιση βαθιάς τάσης στα άκρα της γραμμής ως απόκριση στις αλλαγές φορτίου. Σε αυτή την περίπτωση, οι παράμετροι της γραμμής ισχύος μπορούν να επιλεγούν όχι σύμφωνα με τη μέγιστη τιμή ισχύος, γεγονός που θα επιτρέψει τη μείωση του κόστους μεταφοράς ενέργειας.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα ειδικά σχήματα που περιγράφονται παραπάνω για την υλοποίηση γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος βρίσκονται ακόμη σε διάφορα στάδια επιστημονικής έρευνας και απαιτούν ακόμη σημαντική βελτίωση, σχεδιασμό και βιομηχανική ανάπτυξη.

Αυτές είναι οι κύριες κατευθύνσεις της τεχνικής προόδου στον τομέα της μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.