Likestrøms elektriske ledninger

Fordelene med likestrømsoverføringslinjer er som følger:

1. Grensen for overført kraft langs linjen er ikke avhengig av lengden og er mye større enn for vekselstrømsledninger;

2. Konseptet med en statisk stabilitetsgrense som er karakteristisk for overhead AC-transmisjonslinjer er eliminert;

3. Elektriske systemer koblet luftledninger med likestrøm kan fungere asynkront eller med forskjellige frekvenser;

4. Bare to ledninger kreves i stedet for tre, eller til og med én hvis du bruker jord som den andre.

I fig. 1. presentert bipolar DC-overføringskrets ("To poler - jord").

I denne figuren, UD og UZ, omformer (likeretter og omformer) understasjoner; L — reaktor eller filter for å redusere påvirkningen av høye harmoniske, spenningsbølger og nødstrømmer; rl er linjemotstanden; G, T — generatorer og transformatorer.

Produksjon og forbruk av elektrisitet utføres på vekselstrøm.

Fig. 1. DC-overføringskrets i nødmodus

Hovedelementene i den permanente linjen:

1.Styrte høyspentlikerettere som omformerens transformatorstasjonskrets er satt sammen av.

2. Styrte høyspenningsomformere hvorfra også kretsen til omformerstasjonen er satt sammen.

Skjemaet til inverter-understasjonen skiller seg ikke fundamentalt fra skjemaet til likeretter-understasjonen, siden likeretterne er reversible. Den eneste forskjellen er at kompenserende enheter, kondensatorer eller synkrone kompensatorer må installeres på omformerens understasjon for å gi omformerne reaktiv effekt, som er omtrent 50 ... 60 % av den overførte aktive effekten.

Midtpunktene til de to omformerstasjonene i bipolar overføring er jordet og polene er isolert.

Polspenningen UP er lik pol-til-jord spenningen. For eksempel, i Volgograd-Donbass kraftoverføring, er spenningen til polen til bakken +400 kV, og spenningen til den andre polen er 400 kV. Spenning Ud mellom poler 800 kV. Transmisjonen kan deles inn i to uavhengige halvkretser. I normal modus, med like punkter i halvkretser, er strømmen gjennom bakken nær null. Begge overføringshalvkretsene kan operere autonomt og i tilfelle svikt på en pol kan halvparten av kraften overføres gjennom den andre polen med retur gjennom bakken.

Ved en-polet eller en-halvkretsfeil kan den andre halvkretsen operere på en enpolet krets.

Ris. 2. Likestrømsoverføringsskjema i nødmodus

I enpolet overføring er en pol jordet og det er en ledning isolert fra jord. Den andre ledningen er enten jordet på begge sider av overføringen eller mangler.En slik jordet andre ledning brukes i tilfeller der bruken av strøm i bakken er uakseptabel (for eksempel når du kommer inn i store byer). Som regel kan en unipolar overføringskrets bestå av én ledning og jord, og en bipolar kan bestå av to ledninger. Opplevelsen av langsiktig overføring av likestrøm gjennom bakken opp til 1200 A.

Unipolare kretser brukes til å overføre små effekter opp til 100 … 200 MW over korte avstander. Det anbefales å overføre store krefter over lange avstander ved hjelp av bipolare kretser.

Transformatorstasjoner, på grunn av det komplekse og dyre utstyret, øker kostnadene for DC-overføring betydelig.Samtidig er selve DC-linjen billigere enn AC, på grunn av færre ledninger, isolatorer, beslag og lettere støtter.

Energioverføringskapasiteten til den permanente linjen bestemmes av verdien og spenningsforskjellen ved endene av linjen, den er begrenset av de aktive motstandene til linjene og endeenhetene, samt av kraften til transformatorstasjonene.

Bærekapasiteten til DC-linjen er mye høyere enn AC-linjens.

Den totale effekten til den bipolare overføringen til Volgograd-Donbass-linjen med spenning Ud = 800 kV er 720 MW. Verdens største linje Ekibastuz — Sentrum ble satt i drift med UP = ± 750 kV, spenning mellom polene Ud = 1500 kV og lengde 2500 km. Effektkapasiteten kan økes til 6000 MW.

Hovedbruksområdet for likestrømslinjer er overføring av stor kraft over lange avstander. Imidlertid gjør de spesielle egenskapene til disse linjene at de kan brukes med hell også i andre tilfeller.For eksempel er likestrømslinjer effektive når det er nødvendig å krysse sjøsund, samt å koble sammen asynkrone systemer eller systemer som opererer på forskjellige frekvenser (såkalte DC-forbindelser).

Sammen med høy- og ultrahøyspent likestrømslinjer, brukes lav- og mellomspennings likestrømlinjer også i militære anliggender.

Følgende spenninger er vanlige: lav spenning - 6, 12, 24, 36,48, 60 volt, middels spenning - 110, 220, 400 volt.

For alle spenninger har DC-linjer følgende fordeler:

1. De krever ikke en stabilitetsberegning.

2. Spenningen i slike linjer er mer jevn, siden de i steady state ikke genererer reaktiv effekt.

3. Konstruksjoner av likestrømsledninger er enklere enn vekslende: færre strenger med isolatorer, mindre forbruk av metall.

4. Kraftstrømmens retning kan reverseres (reversible linjer).

Ulemper:

1. Behovet for å bygge komplekse terminalstasjoner med et stort antall spenningsomformere og hjelpeutstyr. Likerettere og omformere er kjent for å forvrenge spenningsbølgeformen på AC-siden betydelig. Derfor er det nødvendig å installere kraftige utjevningsenheter, noe som reduserer påliteligheten betydelig.

2. Strømvalg fra DC-linjen er fortsatt vanskelig.

3. I likestrømsledninger kreves det at polaritet og spenning i begge ender er omtrent lik før innkobling.

Dermed er det mulig å konkludere med at på grunn av de høye kostnadene ved k0 (fig.3), blir bygging av kraftledninger med likestrøm (kurve 2) økonomisk mulig bare ved store avstander lik ca. 1000 ... 1200 km (punkt m).

Ris. 3. Kapitalkostnadenes avhengighet av lengden på linjen l for vekselstrøm — 1 og for likestrøm — 2

I. I. Meshteryakov