Tasavirtasähköjohdot
Tasavirtasiirtolinjojen edut ovat seuraavat:
1. Linjaa pitkin lähetettävän tehon raja ei riipu sen pituudesta ja on paljon suurempi kuin vaihtovirtajohtojen;
2. AC-ilmajohtojen staattisen stabiilisuusrajan käsite on eliminoitu;
3. Sähköjärjestelmät, jotka on liitetty ilmajohtoihin tasavirralla, voivat toimia asynkronisesti tai eri taajuuksilla;
4. Vain kaksi johtoa tarvitaan kolmen sijasta tai jopa yksi, jos käytät maadoitusta toisena.
Kuvassa 1. esitetty kaksinapainen DC-siirtopiiri ("Kaksi napaa - maa").
Tässä kuvassa UD ja UZ, muuntaja (tasasuuntaaja ja invertteri) ala-asemat; L — reaktori tai suodatin, joka vähentää korkeiden harmonisten yliaaltojen, jännitteen aaltoilun ja hätävirtojen vaikutusta; rl on linjavastus; G, T — generaattorit ja muuntajat.
Sähkön tuotanto ja kulutus tapahtuu vaihtovirralla.
Kuva. 1. DC-siirtopiiri hätätilassa
Pysyvän linjan pääelementit:
1.Ohjatut suurjännitetasasuuntaajat, joista muuntaja-aseman piiri kootaan.
2. Ohjatut suurjänniteinvertterit, joista myös muuntaja-aseman piiri kootaan.
Taajuusmuuttaja-aseman kaavio ei pohjimmiltaan poikkea tasasuuntaaja-aseman kaaviosta, koska tasasuuntaajat ovat käännettäviä. Ainoa ero on, että vaihtosuuntaaja-asemalle on asennettava kompensoivia laitteita, kondensaattoreita tai synkronisia kompensaattoreita, jotta invertterit saadaan loisteholla, joka on noin 50 ... 60 % lähetetystä pätötehosta.
Bipolaarisen lähetyksen kahden muuntaja-aseman keskipisteet on maadoitettu ja navat eristetty.
Napajännite UP on yhtä suuri kuin napa-maajännite. Esimerkiksi Volgograd-Donbassin voimansiirrossa navan jännite maahan on +400 kV ja toisen navan jännite 400 kV. Napojen välinen jännite Ud 800 kV. Voimansiirto voidaan jakaa kahteen itsenäiseen puolipiiriin. Normaalitilassa, kun puolipiireissä on yhtäläiset pisteet, maan läpi kulkeva virta on lähellä nollaa. Molemmat voimansiirron puolipiirit voivat toimia itsenäisesti ja yhden navan vikaantuessa puolet tehosta voidaan siirtää toisen navan kautta paluumatkalla maan kautta.
Yksinapaisen tai yhden puolipiirin vian sattuessa toinen puolipiiri voi toimia yksinapaisessa piirissä.
Riisi. 2. Tasavirran siirtokaavio hätätilassa
Yksinapaisessa lähetyksessä yksi napa on maadoitettu ja yksi johdin on eristetty maadosta. Toinen johto on joko maadoitettu vaihteiston molemmilta puolilta tai puuttuu.Tällaista maadoitettua toista johtoa käytetään tapauksissa, joissa virran käyttöä maassa ei voida hyväksyä (esimerkiksi saapuessaan suuriin kaupunkeihin). Pääsääntöisesti yksinapainen siirtopiiri voi koostua yhdestä johdosta ja maadosta, ja kaksinapainen voi koostua kahdesta johdosta. Kokemus tasavirran pitkäaikaisesta siirtämisestä maan läpi 1200 A asti.
Unipolaarisia piirejä käytetään siirtämään pieniä, jopa 100…200 MW tehoja lyhyillä etäisyyksillä. On suositeltavaa lähettää suuria tehoja pitkiä matkoja käyttämällä kaksinapaisia piirejä.
Muuntaja-asemat nostavat monimutkaisen ja kalliin laitteiston vuoksi merkittävästi DC-siirron kustannuksia, mutta samalla DC-johto itsessään on halvempi kuin AC, koska johtoja, eristeitä, liittimiä ja kevyempiä kannakkeita on vähemmän.
Pysyvän johdon energiansiirtokyky määräytyy johdon päiden arvon ja jännite-eron perusteella, sitä rajoittavat johtojen ja päätelaitteiden aktiivivastukset sekä muuntavien sähköasemien teho.
Tasavirtajohdon kantokyky on paljon suurempi kuin AC-johdon.
Volgograd-Donbass-linjan bipolaarisen lähetyksen kokonaisteho jännitteellä Ud = 800 kV on 720 MW. Maailman suurin linja Ekibastuz — Center otettiin käyttöön UP = ± 750 kV, napojen välinen jännite Ud = 1500 kV ja pituus 2500 km. Tehokapasiteetti voidaan nostaa 6000 MW:iin.
Tasavirtajohtojen pääsovellusalue on suuren tehon siirto pitkiä matkoja. Näiden linjojen erityisominaisuudet antavat kuitenkin mahdollisuuden käyttää niitä menestyksekkäästi myös muissa tapauksissa.Esimerkiksi tasavirtajohdot ovat tehokkaita, kun on tarpeen ylittää meren salmia, sekä kytkeä asynkronisia tai eri taajuuksilla toimivia järjestelmiä (ns. DC-liitännät).
Korkea- ja ultrakorkeajännitteisten tasavirtajohtojen ohella sotilasasioissa käytetään myös matala- ja keskijännitetasavirtajohtoja.
Seuraavat jännitteet ovat yleisiä: matala jännite - 6, 12, 24, 36,48, 60 volttia, keskijännite - 110, 220, 400 volttia.
Kaikilla jännitteillä DC-linjoilla on seuraavat edut:
1. Ne eivät vaadi vakavuuslaskelmaa.
2. Tällaisten linjojen jännite on tasaisempi, koska vakaassa tilassa ne eivät tuota loistehoa.
3. Tasasähköjohtojen rakenteet ovat yksinkertaisempia kuin vaihtojohdot: vähemmän eristinsarjoja, vähemmän metallin kulutusta.
4. Tehon virtaussuunta voidaan kääntää (käännettävät linjat).
Haitat:
1. Tarve rakentaa monimutkaisia pääteasemia, joissa on suuri määrä jännitemuuntajia ja apulaitteita. Tasasuuntaajien ja invertterien tiedetään vääristävän merkittävästi jännitteen aaltomuotoa AC-puolella. Siksi on tarpeen asentaa tehokkaat tasoituslaitteet, mikä vähentää merkittävästi luotettavuutta.
2. Tehon valinta DC-linjasta on edelleen vaikeaa.
3. Tasavirtajohdoissa edellytetään, että napaisuus ja jännite molemmissa päissä ovat suunnilleen samat ennen päällekytkentää.
Siten on mahdollista päätellä, että k0:n korkeiden kustannusten vuoksi (kuva 1).3), tasavirrallisten voimalinjojen rakentaminen (käyrä 2) tulee taloudellisesti kannattavaksi vain suurilla etäisyyksillä, jotka ovat noin 1000 ... 1200 km (piste m).
Riisi. 3. Pääomakustannusten k riippuvuus johdon pituudesta l vaihtovirralle — 1 ja tasavirralle — 2
I. I. Meshteryakov