Sähkönsiirron tekninen kehitys, nykyaikaiset ilma- ja kaapelivoimalinjat

Voimalinjojen luomiseen tehokkain tekniikka nykyään on sähkön siirto ilmajohdoilla tasavirralla ultrakorkealla jännitteellä, sähkön siirto maanalaisilla kaasueristetyillä linjoilla ja tulevaisuudessa - kryogeenisen kaapelin luominen linjat ja energian siirto ultrakorkeilla taajuuksilla aaltoputkien avulla.

DC linjat

Niiden tärkein etu on sähköjärjestelmien asynkronisen rinnakkaistoiminnan mahdollisuus, suhteellisen korkea suorituskyky, todellisten linjojen kustannusten aleneminen verrattuna kolmivaiheiseen vaihtovirtajohtoon (kaksi johtoa kolmen sijasta ja vastaava koon pienentäminen tuista).

Voidaan katsoa, ​​että ± 750 ja edelleen ± 1250 kV jännitteisten tasavirtajohtojen massakehitys luo edellytykset suurten sähkömäärien siirrolle erittäin pitkiä matkoja.

Tällä hetkellä suurin osa uusista suurvoima- ja suurkaupunkien voimajohdoista on rakennettu tasavirralla.Tämän tekniikan todellinen ennätys 2000-luvulla - Kiina.

Perustiedot suurjännitetasavirtalinjojen toiminnasta ja luettelo tämän tyyppisistä tärkeimmistä linjoista maailmassa tällä hetkellä: High Voltage Direct Current (HVDC) -linjat, valmiit projektit, tasavirran edut

Kaasueristetyt maanalaiset (kaapeli) johdot

Kaapelilinjassa johtimien järkevän järjestelyn ansiosta on mahdollista vähentää merkittävästi aallon vastusta ja käyttämällä kaasueristystä korotetulla paineella ("SF6":n perusteella) saavuttaa erittäin korkeat sallitut sähkökentän gradientit vahvuus. Tämän seurauksena maanalaisia ​​linjoja on kohtalaisen kokoisina melko suuri kapasiteetti.

Näitä linjoja käytetään suurissa kaupungeissa syvinä sisääntuloina, koska ne eivät vaadi alueen vieraantumista eivätkä häiritse kaupunkikehitystä.

Virtajohdon tiedot: Öljyllä ja kaasulla täytettyjen suurjännitekaapeleiden suunnittelu ja asennus

Suprajohtavat voimalinjat

Johtavien materiaalien syväjäähdytys voi lisätä virrantiheyttä dramaattisesti, mikä tarkoittaa, että se avaa mahtavia uusia mahdollisuuksia siirtokapasiteetin lisäämiseen.

Näin ollen kryogeenisten johtojen, joissa johtimien aktiivinen resistanssi on yhtä suuri tai lähes yhtä suuri kuin nolla, ja suprajohtavien magneettijärjestelmien käyttö voi johtaa radikaaleihin muutoksiin perinteisissä sähkön siirto- ja jakelujärjestelmissä. Tällaisten linjojen kantokyky voi olla 5-6 miljoonaa kW.

Katso lisätietoja täältä: Suprajohtavuuden soveltaminen tieteessä ja tekniikassa

Toinen mielenkiintoinen tapa käyttää kryogeenisiä teknologioita sähkössä: Suprajohtavat magneettisen energian varastointijärjestelmät (SMES)

Ultrakorkeataajuinen siirto aaltoputkien kautta

Ultrakorkeilla taajuuksilla ja tietyissä aaltoputken (metalliputken) toteutusolosuhteissa on mahdollista saavuttaa suhteellisen alhainen vaimennus, mikä tarkoittaa, että voimakkaita sähkömagneettisia aaltoja voidaan siirtää pitkiä matkoja.Luonnollisesti sekä linjan lähetys- että vastaanottopäät on varustettava virranmuuntimilla teollisuustaajuudesta ultrakorkeaan ja päinvastoin.

Korkeataajuisten aaltoputkien teknisten ja kustannusindikaattoreiden ennakoiva arviointi antaa meille mahdollisuuden toivoa niiden käytön toteutettavuutta lähitulevaisuudessa suuritehoisilla (jopa 10 miljoonaa kW) energiareiteillä, joiden pituus on enintään 1000 km.

Tärkeä teknisen kehityksen suunta sähköenergian siirrossa on ennen kaikkea perinteisten siirtomenetelmien parantaminen vaihtovirta kolmivaihevirralla.

Yksi helposti toteutettavista tavoista lisätä siirtolinjan siirtokapasiteettia on edelleen lisätä sen parametrien kompensointiastetta, nimittäin: johtimien syvempi erotus vaiheittain, kapasitanssin ja poikittaisinduktanssin pitkittäinen kytkentä.

Tässä on kuitenkin useita teknisiä rajoituksia, joten se on edelleen järkevin menetelmä nostamalla siirtojohdon nimellisjännitettä… Rajaksi tässä ilman eristystehon ehtojen mukaan tunnistetaan noin 1200 kV jännite.

Sähkönsiirron teknisessä kehityksessä AC-siirtolinjojen toteutuksen erityisjärjestelyillä voi olla tärkeä rooli. Niistä on syytä mainita seuraavat.

Säädetyt linjat

Tällaisen järjestelmän ydin rajoittuu poikittaisen ja pitkittäisen reaktanssin sisällyttämiseen sen parametrien saattamiseksi puoliaaltoon. Nämä linjat voidaan suunnitella 2,5–3,5 miljoonan kW tehon kauttakulkusiirtoon 3000 km:n matkalla. Suurin haittapuoli on välivalintojen tekemisen vaikeus.

Avoimet linjat

Generaattori ja kuluttaja on kytketty eri johtoihin tietyllä etäisyydellä toisistaan. Johtimien välinen kapasitanssi kompensoi niiden induktiivista vastusta. Tarkoitus — sähkön kauttakulkusiirto pitkiä matkoja. Haittapuoli on sama kuin viritetyissä linjoissa.

Puoliavoin linja

Yksi kiinnostavista suunnasta vaihtovirtajohtojen parantamisen alalla on voimajohdon parametrien säätö sen toimintatavan muutoksen mukaisesti. Jos avoin linja on varustettu itsevirityksellä nopeasti säädettävällä loisteholähteellä, saadaan ns. puoliavoin linja.

Tällaisen linjan etuna on, että se voi olla optimaalisessa tilassa millä tahansa kuormituksella.

Voimalinjat syväjännitteen säätötilassa

AC-siirtolinjoille, jotka toimivat jyrkästi epätasaisella kuormitusprofiililla, voidaan suositella samanaikaista syvää jännitteen säätöä johdon päissä vasteena kuormituksen muutoksiin. Tässä tapauksessa voimalinjan parametrit voidaan valita ei enimmäistehoarvon mukaan, mikä mahdollistaa energiansiirron kustannusten alentamisen.

On huomattava, että yllä kuvatut vaihtovirtajohtojen toteuttamiseen liittyvät erityisjärjestelyt ovat vielä tieteellisen tutkimuksen eri vaiheissa ja vaativat edelleen merkittävää jalostusta, suunnittelua ja teollista kehitystä.

Nämä ovat teknisen kehityksen pääsuunnat sähköenergian siirron alalla.