Tekniske fremskritt innen elektrisitetsoverføring, moderne luft- og kabelkraftledninger

For etablering av kraftlinjer er den mest effektive teknologien i dag overføring av elektrisitet ved luftledninger med likestrøm ved ultrahøy spenning, overføring av elektrisitet ved underjordiske gassisolerte linjer, og i fremtiden - etablering av kryogen kabel linjer og overføring av energi ved ultrahøye frekvenser med bølgeledere.

DC linjer

Deres største fordel er muligheten for asynkron parallell drift av kraftsystemer, en relativt høy gjennomstrømning, en reduksjon i kostnadene for de faktiske linjene sammenlignet med en trefase AC-overføringslinje (to ledninger i stedet for tre og en tilsvarende reduksjon i størrelsen av støttene).

Det kan vurderes at masseutbygging av likestrøms overføringslinjer med en spenning på ± 750 og videre ± 1250 kV vil skape forutsetninger for overføring av store mengder elektrisitet over ekstremt lange avstander.

For tiden er de fleste av de nye superkraft- og superurbane overføringslinjene bygget på likestrøm.Den virkelige rekordholderen i denne teknologien i det 21. århundre - Kina.

Grunnleggende informasjon om driften av høyspent likestrømslinjer og en liste over de viktigste linjene av denne typen i verden for øyeblikket: High Voltage Direct Current (HVDC) linjer, fullførte prosjekter, fordeler med likestrøm

Gassisolerte underjordiske (kabel) linjer

I en kabellinje, på grunn av ledernes rasjonelle arrangement, er det mulig å redusere motstanden til bølgen betydelig og ved å bruke gassisolasjon med økt trykk (basert på «SF6») for å oppnå svært høye tillatte gradienter av det elektriske feltet styrke. Som et resultat, med moderate størrelser, vil det være ganske stor kapasitet på underjordiske linjer.

Disse linjene brukes som dype innganger i store byer, da de ikke krever fremmedgjøring av territoriet og ikke forstyrrer byutviklingen.

Strømledningsdetaljer: Design og bruk av olje- og gassfylte høyspentkabler

Superledende kraftledninger

Dypkjøling av ledende materialer kan øke strømtettheten dramatisk, noe som gjør at det åpner for store nye muligheter for å øke overføringskapasiteten.

Dermed kan bruk av kryogene linjer, hvor den aktive motstanden til lederne er lik eller nesten lik null, og superledende magnetiske systemer føre til radikale endringer i tradisjonelle systemer for overføring og distribusjon av elektrisitet. Bæreevnen til slike linjer kan nå 5-6 millioner kW.

For mer detaljer se her: Anvendelse av superledning i vitenskap og teknologi

En annen interessant måte å bruke kryogene teknologier i elektrisitet: Superledende magnetiske energilagringssystemer (SMES)

Ultra høyfrekvent overføring gjennom bølgeledere

Ved ultrahøye frekvenser og visse forutsetninger for å implementere en bølgeleder (metallrør) er det mulig å oppnå relativt lav dempning, noe som gjør at kraftige elektromagnetiske bølger kan overføres over lange avstander Naturligvis både sender- og mottakerenden av linjen må utstyres med strømomformere fra industriell frekvens til ultrahøy og omvendt.

Den prediktive vurderingen av de tekniske indikatorene og kostnadsindikatorene til høyfrekvente bølgeledere lar oss håpe på gjennomførbarheten av bruken av dem i overskuelig fremtid for energiruter med høy effekt (opptil 10 millioner kW) med en lengde på opptil 1000 km.

En viktig retning for teknisk fremgang i overføring av elektrisk energi er fremfor alt ytterligere forbedring av tradisjonelle metoder for overføring med vekselstrøm.

En av de lett implementerte måtene å øke overføringskapasiteten til overføringslinjen er å ytterligere øke graden av kompensasjon av dens parametere, nemlig: dypere separasjon av lederne etter fase, langsgående kobling av kapasitans og tverrgående induktans.

Det er imidlertid en rekke tekniske begrensninger her, så det er fortsatt den mest rasjonelle metoden øke den nominelle spenningen til overføringslinjen… Grensen her, i henhold til betingelsene for isolasjonseffekten til luft, gjenkjennes som en spenning på ca. 1200 kV.

I den tekniske utviklingen innen elektrisitetsoverføring kan spesielle ordninger for implementering av AC-overføringslinjer spille en viktig rolle. Blant dem bør følgende bemerkes.

Justerte linjer

Essensen av et slikt opplegg er redusert til inkludering av tverrgående og langsgående reaktans for å bringe parametrene til en halvbølge. Disse linjene kan utformes for transittoverføring av kraft på 2,5 - 3,5 millioner kW over en avstand på 3000 km. Den største ulempen er vanskeligheten med å gjøre mellomvalg.

Åpne linjer

Generatoren og forbrukeren er koblet til forskjellige ledninger i en viss avstand fra hverandre. Kapasitansen mellom lederne kompenserer for deres induktive motstand. Formål — transittoverføring av elektrisitet over lange avstander. Ulempen er den samme som med tunede linjer.

Halvåpen linje

En av de interessante retningene innen forbedring av AC-transmisjonslinje er justeringen av transmisjonslinjeparametere i samsvar med endringen i driftsmodusen. Hvis en åpen linje er utstyrt med selvinnstilling med en raskt justerbar reaktiv kraftkilde, oppnås en såkalt semi-åpen linje.

Fordelen med en slik linje er at den ved enhver belastning kan være i optimal modus.

Kraftledninger i dypspenningsreguleringsmodus

For AC-transmisjonslinjer som opererer på en kraftig ujevn lastprofil, kan samtidig dypspenningsregulering ved endene av ledningen som svar på lastendringer anbefales. I dette tilfellet kan parametrene til kraftledningen velges ikke i henhold til maksimal effektverdi, noe som vil gjøre det mulig å redusere kostnadene for energioverføring.

Det skal bemerkes at de spesielle ordningene beskrevet ovenfor for implementering av vekselstrømsledninger fortsatt er på ulike stadier av vitenskapelig forskning og fortsatt krever betydelig foredling, design og industriell utvikling.

Dette er hovedretningene for teknisk fremgang innen elektrisk energioverføring.