Tekniska framsteg inom elöverföring, moderna luft- och kabelkraftledningar

För skapandet av kraftledningar är den mest effektiva tekniken idag överföring av elektricitet via luftledningar med likström vid ultrahög spänning, överföring av elektricitet genom underjordiska gasisolerade ledningar och i framtiden - skapandet av kryogen kabel linjer och överföring av energi vid ultrahöga frekvenser av vågledare.

DC-ledningar

Deras främsta fördel är möjligheten till asynkron parallell drift av kraftsystem, en relativt hög genomströmning, en minskning av kostnaden för de faktiska ledningarna jämfört med en trefas AC-överföringsledning (två ledningar istället för tre och en motsvarande minskning av storleken av stöden).

Det kan anses att massutvecklingen av likströmsledningar med en spänning på ± 750 och vidare ± 1250 kV kommer att skapa förutsättningar för överföring av stora mängder el över extremt långa avstånd.

För närvarande är de flesta av de nya superkrafts- och superurbana transmissionsledningarna byggda på likström.Den verkliga rekordhållaren i denna teknik under 2000-talet - Kina.

Grundläggande information om driften av högspänningslikströmsledningar och en lista över de viktigaste ledningarna av denna typ i världen för tillfället: High Voltage Direct Current (HVDC) ledningar, avslutade projekt, fördelar med likström

Gasisolerade underjordiska (kabel) ledningar

I en kabelledning, på grund av ledarnas rationella arrangemang, är det möjligt att avsevärt minska vågens motstånd och genom att använda gasisolering med ökat tryck (baserat på «SF6») för att uppnå mycket höga tillåtna gradienter av det elektriska fältet styrka. Som ett resultat, med måttliga storlekar, kommer det att finnas ganska stor kapacitet av underjordiska linjer.

Dessa linjer används som djupa ingångar i stora städer, eftersom de inte kräver alienation av territoriet och inte stör stadsutvecklingen.

Nätkabeldetaljer: Design och applicering av olje- och gasfyllda högspänningskablar

Supraledande kraftledningar

Djupkylning av ledande material kan dramatiskt öka strömtätheten, vilket gör att det öppnar stora nya möjligheter för att öka överföringskapaciteten.

Således kan användningen av kryogena linjer, där ledarnas aktiva motstånd är lika med eller nästan lika med noll, och supraledande magnetiska system leda till radikala förändringar i traditionella system för överföring och distribution av el. Bärkapaciteten för sådana linjer kan nå 5-6 miljoner kW.

För mer information se här: Tillämpning av supraledning inom vetenskap och teknik

Ett annat intressant sätt att använda kryogen teknik i elektricitet: Superledande magnetiska energilagringssystem (SMES)

Ultrahögfrekvent överföring genom vågledare

Vid ultrahöga frekvenser och vissa villkor för att implementera en vågledare (metallrör) är det möjligt att uppnå relativt låg dämpning, vilket gör att kraftfulla elektromagnetiska vågor kan sändas över långa avstånd.Naturligtvis både sändande och mottagande ändar av ledningen måste förses med strömomvandlare från industriell frekvens till ultrahög och vice versa.

Den prediktiva bedömningen av de tekniska indikatorerna och kostnadsindikatorerna för högfrekventa vågledare gör att vi kan hoppas på genomförbarheten av deras användning inom överskådlig framtid för energivägar med hög effekt (upp till 10 miljoner kW) med en längd på upp till 1000 km.

En viktig riktning för tekniska framsteg inom överföring av elektrisk energi är framför allt den ytterligare förbättringen av traditionella metoder för överföring med växelström i trefas.

Ett av de lättimplementerade sätten att öka transmissionsledningens överföringskapacitet är att ytterligare öka graden av kompensation av dess parametrar, nämligen: djupare separation av ledarna efter fas, longitudinell koppling av kapacitans och tvärinduktans.

Det finns dock ett antal tekniska begränsningar här, så det är fortfarande den mest rationella metoden öka den nominella spänningen för transmissionsledningen… Gränsen här, enligt villkoren för luftens isoleringsförmåga, erkänns som en spänning på cirka 1200 kV.

I den tekniska utvecklingen inom elöverföring kan särskilda system för implementering av AC-överföringsledningar spela en viktig roll. Bland dem bör följande noteras.

Justerade linjer

Kärnan i ett sådant schema reduceras till införandet av transversell och longitudinell reaktans för att få dess parametrar till en halvvåg. Dessa linjer kan konstrueras för transitöverföring av effekt på 2,5 - 3,5 miljoner kW över en sträcka av 3000 km. Den största nackdelen är svårigheten att göra mellanval.

Öppna linjer

Generatorn och konsumenten är anslutna till olika ledningar på ett visst avstånd från varandra. Kapacitansen mellan ledarna kompenserar för deras induktiva motstånd. Syfte — Transitöverföring av el över långa avstånd. Nackdelen är densamma som med trimmade linjer.

Halvöppen linje

En av de intressanta riktningarna inom området för förbättring av växelströmsöverföringsledningar är justeringen av överföringsledningsparametrar i enlighet med ändringen i dess driftläge. Om en öppen linje är utrustad med självinställning med en snabbt justerbar reaktiv kraftkälla erhålls en så kallad halvöppen linje.

Fördelen med en sådan linje är att den vid vilken belastning som helst kan vara i optimalt läge.

Kraftledningar i djupspänningsregleringsläge

För AC-transmissionsledningar som arbetar på en kraftigt ojämn belastningsprofil, kan samtidig djupspänningsreglering i ändarna av ledningen som svar på belastningsändringar rekommenderas. I det här fallet kan parametrarna för kraftledningen väljas inte enligt det maximala effektvärdet, vilket gör det möjligt att minska kostnaden för energiöverföring.

Det bör noteras att de ovan beskrivna specialsystemen för implementering av växelströmsledningar fortfarande befinner sig i olika stadier av vetenskaplig forskning och fortfarande kräver betydande förfining, design och industriell utveckling.

Dessa är huvudriktningarna för tekniska framsteg inom området för elektrisk energiöverföring.