Električne žice istosmjerne struje

Prednosti vodova istosmjerne struje su sljedeće:

1. Granica prijenosne snage duž voda ne ovisi o njegovoj duljini i puno je veća nego kod vodova izmjenične struje;

2. Ukida se koncept granice statičke stabilnosti karakteristične za nadzemne dalekovode izmjenične struje;

3. Električni sustavi povezani nadzemnim dalekovodima s istosmjernom strujom mogu raditi asinkrono ili s različitim frekvencijama;

4. Potrebne su samo dvije žice umjesto tri, ili čak jedna ako koristite uzemljenje kao drugu.

Na sl. 1. prikazan bipolarni krug istosmjernog prijenosa ("Dva pola - masa").

Na ovoj slici UD i UZ, pretvaračke (ispravljačke i inverterske) trafostanice; L — prigušnica ili filtar za smanjenje utjecaja visokih harmonika, valovitosti napona i hitnih struja; rl otpor linije; G, T — generatori i transformatori.

Proizvodnja i potrošnja električne energije vrši se na izmjeničnu struju.

sl. 1. Krug istosmjernog prijenosa u nuždi

Glavni elementi stalne linije:

1.Upravljani visokonaponski ispravljači od kojih je sastavljen krug transformatorske stanice.

2. Upravljani visokonaponski izmjenjivači od kojih je također sastavljen krug pretvaračke trafostanice.

Shema transformatorske podstanice ne razlikuje se bitno od sheme ispravljačke podstanice, budući da su ispravljači reverzibilni. Jedina je razlika u tome što se na izmjenjivačkoj trafostanici moraju ugraditi kompenzacijski uređaji, kondenzatori ili sinkroni kompenzatori koji osiguravaju izmjenjivačima jalovu snagu, koja iznosi oko 50 ... 60% prenesene djelatne snage.

Srednje točke dviju pretvaračkih stanica u bipolarnom prijenosu su uzemljene, a polovi izolirani.

Polni napon UP jednak je naponu pol-zemlja. Na primjer, u prijenosu električne energije Volgograd-Donbass, napon stupa prema zemlji je +400 kV, a napon drugog stupa je 400 kV. Napon Ud između polova 800 kV. Prijenos se može podijeliti u dva neovisna polukruga. U normalnom načinu rada, s jednakim točkama u polukrugovima, struja kroz zemlju je blizu nule. Oba prijenosna polukruga mogu raditi autonomno, au slučaju kvara na jednom polu, polovica snage može se prenijeti preko drugog pola s povratkom kroz zemlju.

U slučaju kvara jednopolnog ili jednog polukruga, drugi polukrug može raditi na jednopolnom krugu.

Riža. 2. Shema prijenosa istosmjerne struje u hitnom načinu rada

Kod jednopolnog prijenosa, jedan pol je uzemljen i postoji jedna žica izolirana od zemlje. Druga žica je ili uzemljena na obje strane prijenosa ili nedostaje.Takva uzemljena druga žica koristi se u slučajevima kada je uporaba struje u zemlji neprihvatljiva (na primjer, pri ulasku u velike gradove). U pravilu, unipolarni prijenosni krug može se sastojati od jedne žice i mase, a bipolarni se može sastojati od dvije žice. Iskustvo dugotrajnog prijenosa istosmjerne struje kroz zemlju do 1200 A.

Unipolarni krugovi koriste se za prijenos malih snaga do 100 … 200 MW na kratke udaljenosti. Preporuča se prijenos velikih snaga na velike udaljenosti pomoću bipolarnih krugova.

Konverterske trafostanice, zbog složene i skupe opreme, značajno poskupljuju istosmjerni prijenos, a istovremeno je sam istosmjerni vod jeftiniji od izmjeničnog, zbog manjeg broja žica, izolatora, armature i lakših nosača.

Kapacitet prijenosa energije trajnog voda određen je vrijednošću i razlikom napona na krajevima voda, ograničen je aktivnim otporima vodova i krajnjih uređaja, kao i snagom transformatorskih stanica.

Nosivost istosmjernog voda mnogo je veća nego kod izmjeničnog voda.

Ukupna snaga bipolarnog prijenosa linije Volgograd-Donbas s naponom Ud = 800 kV je 720 MW. Najveća svjetska linija Ekibastuz — Centar puštena je u rad s UP = ± 750 kV, međustupnim naponom Ud = 1500 kV i duljinom od 2500 km. Snaga se može povećati na 6000 MW.

Glavno područje primjene vodova istosmjerne struje je prijenos velike snage na velike udaljenosti. Međutim, posebna svojstva ovih linija omogućuju im da se uspješno koriste iu drugim slučajevima.Na primjer, istosmjerni vodovi učinkoviti su kada je potrebno prijeći morske tjesnace, kao i za povezivanje asinkronih sustava ili sustava koji rade na različitim frekvencijama (tzv. DC veze).

Uz istosmjerne vodove visokog i ultravisokog napona, u vojnim poslovima koriste se istosmjerni vodovi niskog i srednjeg napona.

Uobičajeni su sljedeći naponi: niski napon - 6, 12, 24, 36,48, 60 volti, srednji napon - 110, 220, 400 volti.

Za sve napone, DC vodovi imaju sljedeće prednosti:

1. Ne zahtijevaju proračun stabilnosti.

2. Napon u takvim vodovima je ujednačeniji, budući da u stacionarnom stanju ne stvaraju jalovu snagu.

3. Konstrukcije istosmjernih vodova jednostavnije su od izmjeničnih: manje nizova izolatora, manji utrošak metala.

4. Smjer toka snage može se obrnuti (reverzibilni vodovi).

Nedostaci:

1. Potreba izgradnje složenih terminalnih trafostanica s velikim brojem pretvarača napona i pomoćne opreme. Poznato je da ispravljači i pretvarači značajno iskrivljuju valni oblik napona na AC strani. Stoga je potrebno ugraditi snažne uređaje za glačanje, što značajno smanjuje pouzdanost.

2. Odabir napajanja iz istosmjerne linije je još uvijek težak.

3. Kod vodova istosmjerne struje zahtijeva se da prije uključivanja polaritet i napon na oba kraja budu približno isti.

Dakle, moguće je zaključiti da zbog visokih troškova k0 (sl.3), izgradnja vodova s ​​istosmjernom strujom (krivulja 2) postaje ekonomski izvediva samo na velikim udaljenostima od oko 1000 ... 1200 km (točka m).

Riža. 3. Ovisnost kapitalnih troškova k o duljini voda l za izmjeničnu struju — 1 i za istosmjernu struju — 2

I. I. Meshteryakov