Postęp techniczny w przesyłaniu energii elektrycznej, nowoczesne linie elektroenergetyczne napowietrzne i kablowe

Do tworzenia linii elektroenergetycznych najskuteczniejszą obecnie technologią jest przesył energii elektrycznej liniami napowietrznymi z prądem stałym o ultrawysokich napięciach, przesył energii elektrycznej podziemnymi liniami w izolacji gazowej, a w przyszłości – stworzenie kabla kriogenicznego linie i przesyłanie energii przy ultrawysokich częstotliwościach przez falowody.

Linie prądu stałego

Ich główną zaletą jest możliwość asynchronicznej pracy równoległej systemów elektroenergetycznych, relatywnie duża przepustowość, obniżenie kosztów rzeczywistych linii w porównaniu z trójfazową linią przesyłową prądu przemiennego (dwa przewody zamiast trzech i odpowiadające im zmniejszenie rozmiaru podpór).

Można uznać, że masowy rozwój linii przesyłowych prądu stałego o napięciu ± 750 i dalej ± 1250 kV stworzy warunki do przesyłania dużych ilości energii elektrycznej na bardzo duże odległości.

Obecnie większość nowych supermocarstw i podmiejskich linii przesyłowych budowana jest na prądzie stałym.Prawdziwy rekordzista w tej technologii w XXI wieku — Chiny.

Podstawowe informacje dotyczące pracy linii wysokiego napięcia prądu stałego oraz zestawienie najważniejszych obecnie tego typu linii na świecie: Linie wysokiego napięcia prądu stałego (HVDC), zrealizowane projekty, zalety prądu stałego

Linie podziemne (kablowe) w izolacji gazowej

W linii kablowej, dzięki racjonalnemu ułożeniu żył, możliwe jest znaczne zmniejszenie rezystancji fali, a poprzez zastosowanie izolacji gazowej o podwyższonym ciśnieniu (na bazie «SF6») uzyskanie bardzo dużych dopuszczalnych gradientów pola elektrycznego wytrzymałość. W rezultacie przy umiarkowanych rozmiarach będzie dość duża przepustowość linii metra.

Linie te są stosowane jako głębokie wejścia w dużych miastach, ponieważ nie wymagają alienacji terytorium i nie kolidują z rozwojem urbanistycznym.

Szczegóły przewodu zasilającego: Projektowanie i zastosowanie kabli wysokiego napięcia wypełnionych olejem i gazem

Nadprzewodzące linie energetyczne

Głębokie schłodzenie materiałów przewodzących może radykalnie zwiększyć gęstość prądu, co oznacza, że ​​otwiera ogromne nowe możliwości zwiększenia zdolności przesyłowych.

Zatem zastosowanie linii kriogenicznych, w których rezystancja czynna przewodników jest równa lub bliska zeru, oraz nadprzewodzących układów magnetycznych może prowadzić do radykalnych zmian w tradycyjnych schematach przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej. Nośność takich linii może osiągnąć 5-6 mln kW.

Aby uzyskać więcej informacji, zobacz tutaj: Zastosowanie nadprzewodnictwa w nauce i technice

Inny ciekawy sposób wykorzystania technologii kriogenicznych w elektryczności: Nadprzewodzące magnetyczne systemy magazynowania energii (SMES)

Transmisja ultra wysokiej częstotliwości przez falowody

Przy ultrawysokich częstotliwościach i pewnych warunkach zastosowania falowodu (rura metalowa) możliwe jest osiągnięcie stosunkowo niskiego tłumienia, co oznacza, że ​​silne fale elektromagnetyczne mogą być przesyłane na duże odległości.Oczywiście zarówno koniec nadawczy, jak i odbiorczy linii muszą być wyposażone w przetworniki prądu z częstotliwości przemysłowej na ultrawysoką i odwrotnie.

Predykcyjna ocena wskaźników technicznych i kosztowych falowodów wysokich częstotliwości pozwala mieć nadzieję na możliwość ich zastosowania w dającej się przewidzieć przyszłości na trasach energetycznych dużych mocy (do 10 mln kW) o długości do 1000 km.

Ważnym kierunkiem postępu technicznego w przesyłaniu energii elektrycznej jest przede wszystkim dalsze doskonalenie tradycyjnych metod przesyłu zmiennym prądem trójfazowym.

Jednym z łatwych do zrealizowania sposobów zwiększenia zdolności transmisyjnej linii transmisyjnej jest dalsze zwiększanie stopnia kompensacji jej parametrów, a mianowicie: głębszej separacji fazowej przewodów, podłużnego sprzężenia pojemności i indukcyjności poprzecznej.

Istnieje jednak szereg ograniczeń technicznych, więc pozostaje to najbardziej racjonalna metoda zwiększenie napięcia znamionowego linii przesyłowej… Granica tutaj, zgodnie z warunkami izolacyjności powietrza, jest uznawana za napięcie około 1200 kV.

W postępie technicznym przesyłu energii elektrycznej ważną rolę mogą odgrywać specjalne schematy realizacji linii przesyłowych prądu przemiennego. Wśród nich należy zwrócić uwagę na następujące.

Dopasowane linie

Istota takiego schematu sprowadza się do włączenia reaktancji poprzecznej i podłużnej w celu doprowadzenia jego parametrów do półfali. Linie te mogą być zaprojektowane do tranzytowego przesyłu mocy 2,5-3,5 mln kW na odległość do 3000 km. Główną wadą jest trudność w dokonywaniu wyborów pośrednich.

Otwarte linie

Generator i odbiornik są podłączone do różnych przewodów w pewnej odległości od siebie. Pojemność między przewodami kompensuje ich rezystancję indukcyjną. Przeznaczenie — tranzytowe przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości. Wada jest taka sama jak w przypadku strojonych linii.

Linia półotwarta

Jednym z interesujących kierunków w zakresie doskonalenia linii przesyłowych prądu przemiennego jest dostosowanie parametrów linii przesyłowej do zmiany trybu jej pracy. Jeśli linia otwarta jest wyposażona w samodostrajanie z szybko regulowanym źródłem mocy biernej, to uzyskuje się tzw. linię półotwartą.

Zaletą takiej linii jest to, że przy każdym obciążeniu może być w trybie optymalnym.

Linie elektroenergetyczne w trybie głębokiej regulacji napięcia

W przypadku linii przesyłowych prądu przemiennego pracujących przy bardzo nierównym profilu obciążenia zalecana może być jednoczesna głęboka regulacja napięcia na końcach linii w odpowiedzi na zmiany obciążenia. W takim przypadku parametry linii elektroenergetycznej mogą być dobrane nie według wartości mocy maksymalnej, co pozwoli na obniżenie kosztów przesyłu energii.

Należy zauważyć, że opisane powyżej specjalne schematy realizacji linii elektroenergetycznych prądu przemiennego są nadal na różnych etapach badań naukowych i nadal wymagają znacznego dopracowania, projektowania i rozwoju przemysłowego.

Są to główne kierunki postępu technicznego w dziedzinie przesyłu energii elektrycznej.