- Vysoké napětí jako způsob, jak snížit ztráty
- Klasifikace elektrického vedení
- Metody přenosu energie
- Alternativně DC proud
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Elektřina se nevztahuje na kumulativní zdroje. Dosud neexistují žádné účinné technologie, které by umožňovaly akumulaci energie generované výrobci, takže přenos elektřiny ke spotřebitelům je naléhavým úkolem. Náklady na zdroj zahrnují náklady na jeho výrobu, ztráty během přepravy a náklady na instalaci a údržbu přenosových vedení. V tomto případě závisí účinnost systému napájení přímo na přenosovém schématu.
Vysoké napětí jako způsob, jak snížit ztráty
Navzdory tomu, že ve vnitřních sítích většiny spotřebitelů, zpravidla 220/380 V, je k nim elektřina přenášena vysokonapěťovými dálnicemi a klesá na trafostanicích. Pro takový systém práce je dobrý důvod, faktem je, že největší podíl ztrát pochází z ohřevu drátů.
Ztráta výkonu je popsána následujícím vzorcem: Q = I 2 * R l,
kde já je síla proudu procházející linií, R L je jeho odpor.
Na základě výše uvedeného vzorce můžeme konstatovat, že náklady lze snížit snížením odporu v elektrických vedeních nebo snížením síly proudu. V prvním případě bude nutné zvětšit průřez drátu, což je nepřijatelné, protože to povede k významnému zvýšení nákladů na přenosová vedení. Výběr druhé možnosti, budete muset zvýšit napětí, to znamená, že zavedení vysokonapěťových přenosových vedení vede ke snížení ztráty energie.
Klasifikace elektrického vedení
V energetickém průmyslu je běžné rozdělit elektrické vedení na typy v závislosti na následujících ukazatelích:
- Konstrukční rysy vedení provádějících přenos elektřiny. V závislosti na verzi mohou být dvou typů:
- Vzduchem . Přenos elektřiny se provádí pomocí vodičů, které jsou zavěšeny z podpěr.
Nadzemní elektrické vedení - Kabel Tento způsob montáže zahrnuje pokládání kabelů přímo do země nebo do inženýrských systémů speciálně určených pro tento účel.
Uspořádání blokové kabelové kanalizace
- Napětí V závislosti na velikosti vedení napětí se obvykle dělí do následujících typů:
- Nízké napětí, to vše zahrnuje všechna nadzemní vedení s napětím nejvýše 1 kV.
- Střední - od 1 do 35 kV.
- Vysokonapěťové - 110, 0-220, 0 kV.
- Velmi vysoké napětí - 330, 0-750, 0 kV.
- Ultra vysoké napětí - více než 750 kV.
Ultrazvukové vedení Ekibastuz-Kokchetav 1150 kV
- Oddělení podle typu proudu v přenosu elektřiny, může být variabilní a konstantní. První varianta je běžnější, protože elektrárny jsou obvykle vybaveny alternátory. Ale pro snížení ztrát energie, zejména při dlouhé přenosové vzdálenosti, je druhá možnost efektivnější. Jak jsou v obou případech organizovány přenosové soustavy elektřiny a výhody každého z nich, bude popsáno níže.
- Klasifikace v závislosti na destinaci . Pro tento účel platí následující kategorie:
- Linky od 500, 0 kV pro velmi dlouhé vzdálenosti. Tyto nadzemní vedení propojují samostatné energetické systémy.
- Přenosové vedení hlavního účelu (220, 0-330, 0 kV). S pomocí těchto linek se provádí přenos elektřiny z výkonných vodních elektráren, tepelných a jaderných elektráren a jejich integrace do jedné elektrické sítě.
- LEP 35-150 kV patří do distribuce. Slouží k dodávce elektřiny do velkých průmyslových areálů, k propojení regionálních distribučních míst apod.
- Síťová vedení s napětím do 20, 0 kV slouží k připojení skupin spotřebitelů k elektrické síti.
Metody přenosu energie
Provádět přenos elektřiny dvěma způsoby:
- Metoda přímého přenosu.
- Transformace elektřiny na jiný druh energie.
V prvním případě se elektřina přenáší přes vodiče, které působí jako vodič nebo vodivé médium. Tento způsob přenosu se používá v nadzemním a kabelovém vedení. Transformace elektřiny na jinou formu energie otevírá vyhlídky na bezdrátové zásobování spotřebitelů. To umožní opustit elektrické vedení a tím i náklady spojené s jejich instalací a údržbou. Následující jsou slibné bezdrátové technologie, které jsou vyvíjeny ke zlepšení.
Bohužel v současné době jsou možnosti přepravy elektřiny bezdrátově velmi omezené, takže je příliš brzy hovořit o účinné alternativě metody přímého přenosu. Výzkumná práce v tomto směru nám umožňuje doufat, že v blízké budoucnosti bude nalezeno řešení.
Schéma přenosu energie z elektrárny ke spotřebiteli
Níže uvedený obrázek ukazuje typická schémata, z nichž první dvě odkazují na otevřený pohled, zbytek na uzavřený. Rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že otevřené konfigurace nejsou redundantní, to znamená, že nemají záložní vedení, která mohou být aktivována během kritického zvýšení elektrického zatížení.
Legenda:
- Radiální schéma, na jednom konci linky je elektrárna vyrábějící energii, druhá - spotřebič nebo rozváděč.
- Hlavní verze radiálního schématu, rozdíl oproti předchozí verzi je přítomnost kohoutků mezi počátečním a konečným bodem přenosu.
- Hlavní okruh s výkonem na obou koncích elektrického vedení.
- Konfigurace typu kruhu.
- Páteř se záložním vedením (dvojitá linka).
- Komplikovaná uzavřená konfigurace. Podobné systémy se používají při propojení odpovědných spotřebitelů.
Podívejme se nyní podrobněji na radiální schéma přenosu elektřiny prostřednictvím AC a DC LEP.
Legenda:
- Generátor, kde generuji elektřinu s sinusovou charakteristikou.
- Podstanice se stupňovitým třífázovým transformátorem.
- Rozvodna s transformátorem, která snižuje napětí třífázového AC.
- Ohněte pro přenos elektřiny do rozváděče.
- Usměrňovač, to znamená zařízení, které převádí třífázový střídavý proud na stejnosměrný proud.
- Invertorová jednotka, jejím úkolem je vytvořit konstantní sinusové napětí.
Jak je patrné z diagramu (A), elektřina je napájena ze zdroje energie do transformátoru, pak je elektřina přepravována na dlouhé vzdálenosti pomocí nadzemního vedení. V koncovém bodě je linka připojena k redukčnímu transformátoru a přechází z ní na distributora.
Způsob přenosu elektřiny ve formě stejnosměrného proudu (B na obr. 6) z předchozího okruhu je charakterizován přítomností dvou měničů (5 a 6).
Zavřením tématu sekce z důvodu přehlednosti představujeme zjednodušenou verzi systému městské sítě.
Legenda:
- Elektrárna, kde se vyrábí elektřina.
- Stanice pro zvýšení napětí pro zajištění vysoké účinnosti přenosu na velké vzdálenosti.
- Vedení s vysokým napětím (35, 0-750, 0 kV).
- Podstanice se spouštěcí funkcí (výstup 6, 0-10, 0 kV).
- Místo distribuce elektřiny.
- Napájecí kabely.
- Centrální rozvodna v průmyslovém areálu slouží ke snížení napětí na 0, 40 kV.
- Radiální nebo trunkové kabely.
- Úvodní štít v dílně.
- Distribuční rozvodna.
- Kabelové radiální nebo trunkové vedení.
- Substance, snižující napětí na 0, 40 kV.
- Úvodní štít bytového domu pro připojení vnitřní elektrické sítě.
Přenos energie na velké vzdálenosti
Hlavním problémem spojeným s tímto úkolem je zvýšení ztrát s rostoucí délkou vedení. Jak bylo uvedeno výše, snížení spotřeby energie pro přenos elektřiny sníží sílu proudu zvýšením napětí. Toto řešení bohužel vyvolává nové problémy, z nichž jedním je korónové výboje.
Z hlediska ekonomické proveditelnosti by ztráty ve VL neměly překročit 10%. Níže je uvedena tabulka, která ukazuje maximální délku čar, které splňují podmínky ziskovosti.
Tabulka 1. Maximální délka přenosových vedení s ohledem na ziskovost (ne více než 10% ztráta)
| Napětí OHL (kV) | Délka (km) |
| 0, 40 | 1, 0 |
| 10, 0 | 25, 0 |
| 35, 0 | 100, 0 |
| 110, 0 | 300, 0 |
| 220, 0 | 700, 0 |
| 500, 0 | 2300, 0 |
| 1150, 0 * | 4500, 0 * |
* - v současné době jsou ultra vysokonapěťové trolejové vedení převedeno do práce s napětím polovičním jmenovitým (500, 0 kV).
Alternativně DC proud
Jako alternativu k přenosu střídavého proudu na dlouhou vzdálenost je možné uvažovat nadzemní vedení s konstantním napětím. Takové elektrické vedení má následující výhody:
- Délka nadzemního vedení neovlivňuje výkon, zatímco jeho maximální hodnota je podstatně vyšší než u vedení se střídavým napětím. To znamená, že s nárůstem spotřeby elektřiny (až do určitého limitu) je možné bez modernizace.
- Statickou stabilitu lze ignorovat.
- Není třeba synchronizovat připojené napájecí systémy ve frekvenci.
- Je možné organizovat přenos elektřiny pomocí dvouvodičového nebo jednovodičového vedení, což značně zjednodušuje návrh.
- Menší vliv elektromagnetických vln na komunikaci.
- Neexistuje prakticky žádná generace jalového výkonu.
Navzdory uvedeným možnostem stejnosměrného elektrického vedení nejsou tyto vedení rozšířené. Za prvé, je to způsobeno vysokými náklady na zařízení potřebné k přeměně sinusového napětí na konstantní napětí. Generátory stejnosměrného proudu se téměř nikdy nepoužívají, s výjimkou solárních elektráren.
S inverzí (proces je zcela opačný než rovnání), vše není také jednoduché, musíte dokončit pití vysoce kvalitní sinusové vlastnosti, což výrazně zvyšuje náklady na vybavení. Kromě toho by měly být zohledněny problémy s organizací pomocného náhonu a nízkou ziskovostí, pokud je délka nadzemního vedení menší než 1000-1500 km.
Stručně o supravodivosti.
Odpor vodičů může být výrazně snížen jejich ochlazením na velmi nízké teploty. To by umožnilo kvalitativně zvýšit efektivitu přenosu energie a zvýšit délku tratí pro využívání elektřiny ve velké vzdálenosti od místa její výroby. Bohužel, v současné době dostupné technologie neumožňují pro tyto účely použití supravodivosti kvůli ekonomické nevýhodě.