Likströms elektriska ledningar
Fördelarna med likströmsledningar är följande:
1. Gränsen för sänd effekt längs ledningen beror inte på dess längd och är mycket större än den för växelströmsledningar;
2. Konceptet med en statisk stabilitetsgräns som är karakteristisk för luftledningar för AC-transmissioner elimineras;
3. Elektriska system anslutna luftledningar med likström kan fungera asynkront eller med olika frekvenser;
4. Endast två ledningar krävs istället för tre, eller till och med en om du använder jord som den andra.
I fig. 1. presenterad bipolär DC-överföringskrets ("Två poler - jord").
I denna figur, UD och UZ, omvandlare (likriktare och växelriktare) understationer; L — Reaktor eller filter för att minska inverkan av höga övertoner, spänningsrippel och nödströmmar. rl är linjemotståndet; G, T — generatorer och transformatorer.
Generering och förbrukning av el sker på växelström.
Fikon. 1. DC-överföringskrets i nödläge
Huvudelementen i den permanenta linjen:
1.Styrda högspänningslikriktare från vilka omvandlarens transformatorstationskrets är sammansatt.
2. Styrda högspänningsväxelriktare från vilka även kretsen för omvandlarens transformatorstation är sammansatt.
Schemat för växelriktarunderstationen skiljer sig inte i grunden från schemat för likriktarunderstationen, eftersom likriktarna är reversibla. Den enda skillnaden är att kompensatorer, kondensatorer eller synkrona kompensatorer måste installeras vid växelriktartransformatorstationen för att förse växelriktarna med reaktiv effekt, vilket är cirka 50 ... 60 % av den överförda aktiva effekten.
Mittpunkterna för de två omvandlarstationerna i bipolär överföring är jordade och polerna är isolerade.
Polspänningen UPP är lika med pol-till-jord-spänningen. Till exempel, i Volgograd-Donbass kraftöverföring är spänningen från polen till marken +400 kV och spänningen på den andra polen är 400 kV. Spänning Ud mellan poler 800 kV. Transmissionen kan delas upp i två oberoende halvkretsar. I normalt läge, med lika punkter i halvkretsar, är strömmen genom marken nära noll. Båda transmissionshalvkretsarna kan arbeta autonomt och i händelse av fel på en pol kan hälften av kraften överföras genom den andra polen med retur genom marken.
I händelse av ett enpoligt eller en-halvkretsfel kan den andra halvkretsen fungera på en enpolig krets.
Ris. 2. Likströmsöverföringsschema i nödläge
I enpolig transmission är en pol jordad och det finns en ledare isolerad från jord. Den andra ledningen är antingen jordad på båda sidor av transmissionen eller saknas.En sådan jordad andra tråd används i de fall där användningen av ström i marken är oacceptabel (till exempel när man kommer in i stora städer). Som regel kan en unipolär överföringskrets bestå av en tråd och jord, och en bipolär kan bestå av två trådar. Upplevelsen av långvarig överföring av likström genom marken upp till 1200 A.
Unipolära kretsar används för att överföra små effekter upp till 100 … 200 MW över korta avstånd. Det rekommenderas att sända stora krafter över långa avstånd med hjälp av bipolära kretsar.
Transformatorstationer, på grund av den komplexa och dyra utrustningen, ökar kostnaden för DC-överföring avsevärt.Samtidigt är själva DC-ledningen billigare än AC, på grund av färre ledningar, isolatorer, beslag och lättare stöd.
Energiöverföringskapaciteten för den permanenta ledningen bestäms av värdet och spänningsskillnaden vid ändarna av ledningen, den begränsas av de aktiva motstånden hos ledningarna och ändanordningarna, såväl som av kraften hos de omvandlande transformatorstationerna.
DC-ledningens bärförmåga är mycket högre än AC-ledningens.
Den totala effekten av den bipolära överföringen av Volgograd-Donbass-linjen med spänning Ud = 800 kV är 720 MW. Världens största linje Ekibastuz — Center togs i drift med UP = ± 750 kV, spänning mellan poler Ud = 1500 kV och längd 2500 km. Effektkapaciteten kan ökas till 6000 MW.
Huvudapplikationsområdet för likströmsledningar är överföring av stor kraft över långa avstånd. Men de speciella egenskaperna hos dessa linjer gör att de kan användas framgångsrikt även i andra fall.Till exempel är likströmsledningar effektiva när det är nödvändigt att korsa sjösund, samt för att koppla ihop asynkrona system eller system som arbetar med olika frekvenser (så kallade DC-anslutningar).
Tillsammans med hög- och ultrahögspänningslikströmsledningar används även låg- och medelspänningslikströmsledningar i militära angelägenheter.
Följande spänningar är vanliga: lågspänning — 6, 12, 24, 36,48, 60 volt, mellanspänning — 110, 220, 400 volt.
För alla spänningar har DC-ledningar följande fördelar:
1. De kräver ingen stabilitetsberäkning.
2. Spänningen i sådana ledningar är mer enhetlig, eftersom de i stationärt tillstånd inte genererar reaktiv effekt.
3. Konstruktioner av likströmsledningar är enklare än alternerande: färre strängar av isolatorer, mindre förbrukning av metall.
4. Kraftflödets riktning kan vändas (reversibla linjer).
Nackdelar:
1. Behovet av att bygga komplexa terminalstationer med ett stort antal spänningsomvandlare och hjälputrustning. Likriktare och växelriktare är kända för att avsevärt förvränga spänningsvågformen på AC-sidan. Därför är det nödvändigt att installera kraftfulla utjämningsanordningar, vilket avsevärt minskar tillförlitligheten.
2. Strömval från DC-ledningen är fortfarande svårt.
3. I likströmsledningar krävs att polariteten och spänningen i båda ändar är ungefär densamma innan man slår på.
Således är det möjligt att dra slutsatsen att på grund av de höga kostnaderna för k0 (Fig.3), blir konstruktionen av kraftledningar med likström (kurva 2) ekonomiskt möjlig endast på stora avstånd lika med cirka 1000 ... 1200 km (punkt m).
Ris. 3. Kapitalkostnadernas k beroende av längden av ledningen l för växelström — 1 och för likström — 2
I. I. Meshteryakov