Технически напредък в преноса на електричество, съвременни въздушни и кабелни електропроводи

За създаването на електропроводи най-ефективната технология днес е предаването на електроенергия по въздушни линии с постоянен ток със свръхвисоко напрежение, предаването на електричество през подземни газоизолирани линии, а в бъдеще-създаването на криогенни кабелни линии и предаването на енергия на свръхвисоки честоти чрез вълноводи.

DC линии

Основното им предимство е възможността за асинхронна паралелна работа на електроенергийните системи, относително висока пропускателна способност, намаляване на цената на действителните линии в сравнение с трифазна AC предавателна линия (два проводника вместо три и съответно намаляване на размери на опорите).

Може да се счита, че масовото развитие на преносни линии с постоянен ток с напрежение ± 750 и по-нататък ± 1250 kV ще създаде условия за предаване на големи количества електроенергия на свръхголеми разстояния.

Понастоящем повечето от новите свръхмощни и свръхгородни преносни линии са изградени на постоянен ток. Истинският рекордьор в тази технология в XXI век — Китай.

Основна информация за работата на високоволтови линии за постоянен ток и списък на най-важните линии от този тип в света в момента: Линии с постоянен ток с високо напрежение (HVDC), завършени проекти, предимства на постоянен ток

Газоизолирани подземни (кабелни) линии

В кабелна линия, поради рационалното разположение на проводниците, е възможно значително да се намали съпротивлението на вълната и чрез използване на газова изолация с повишено налягане (на базата на «SF6») да се постигнат много високи допустими градиенти на силата на електрическото поле. В резултат на това с умерени размери ще има доста голяма пропускателна способност на подземните линии.

Тези линии се използват като дълбоки входове в големите градове, тъй като не изискват отчуждаване на територията и не пречат на градското развитие.

Подробности за захранващите кабели: Проектиране и приложение на високоволтови кабели с пълнене на нефт и газ

Свръхпроводящи електропроводи

Дълбокото охлаждане на проводящи материали може драстично да увеличи плътността на тока, което означава, че отваря нови големи възможности за увеличаване на капацитета на предаване.

По този начин използването на криогенни линии, при които активното съпротивление на проводниците е равно или почти равно на нула, и свръхпроводящи магнитни системи може да доведе до радикални промени в традиционните схеми за предаване и разпределение на електричество. Товароносимостта на такива линии може да достигне 5-6 милиона кВт.

За повече подробности вижте тук: Приложение на свръхпроводимостта в науката и технологиите

Друг интересен начин за използване на криогенни технологии в електроенергията: Свръхпроводящи системи за съхранение на магнитна енергия (SMES)

Предаване на свръхвисока честота чрез вълноводи

При свръхвисоки честоти и определени условия за внедряване на вълновод (метална тръба) е възможно да се постигне относително ниско затихване, което означава, че мощни електромагнитни вълни могат да се предават на големи разстояния.Естествено, както предавателният, така и приемащият край на линията трябва да бъдат оборудвани с токови преобразуватели от индустриална честота към свръхвисока и обратно.

Прогнозната оценка на техническите и разходните показатели на високочестотните вълноводи ни позволява да се надяваме на осъществимостта на използването им в обозримо бъдеще за енергийни маршрути с висока мощност (до 10 милиона кВт) с дължина до 1000 км.

Важно направление на техническия прогрес в преноса на електрическа енергия е преди всичко по-нататъшното усъвършенстване на традиционните методи на предаване с променлив трифазен ток.

Един от лесно реализираните начини за увеличаване на предавателната способност на преносната линия е допълнителното увеличаване на степента на компенсация на нейните параметри, а именно: по -дълбоко разделяне на проводниците по фаза, надлъжно свързване на капацитет и напречна — индуктивност.

Тук обаче съществуват редица технически ограничения, така че остава най -рационалният метод увеличаване на номиналното напрежение на преносната линия… Границата тук, според условията на изолационната сила на въздуха, се признава за напрежение от около 1200 kV.

В техническия прогрес в преноса на електроенергия, специални схеми за внедряване на AC преносни линии могат да играят важна роля. Сред тях трябва да се отбележи следното.

Настроени линии

Същността на такава схема се свежда до включване на напречна и надлъжна реактивност, за да се приведат нейните параметри до полувълна. Тези линии могат да бъдат проектирани за транзитно предаване на мощност от 2,5 — 3,5 милиона кВт на разстояние от 3000 км. Основният недостатък е трудността при извършване на междинни селекции.

Отворени линии

Генераторът и потребителят са свързани към различни проводници на известно разстояние един от друг. Капацитетът между проводниците компенсира тяхното индуктивно съпротивление. Предназначение — транзитно предаване на електроенергия на дълги разстояния. Недостатъкът е същият като при настроените линии.

Полуотворена линия

Едно от интересните направления в областта на подобряването на АС преносната линия е регулирането на параметрите на преносната линия в съответствие с промяната в нейния режим на работа. Ако отворена линия е снабдена със самонастройка с бързо регулируем източник на реактивна мощност, тогава се получава така наречената полуотворена линия.

Предимството на такава линия е, че при всяко натоварване тя може да бъде в оптимален режим.

Електропреносни линии в режим на регулиране на дълбоко напрежение

За променливотокови преносни линии, работещи по рязко неравен профил на натоварване, може да се препоръча едновременно дълбоко регулиране на напрежението в краищата на линията в отговор на промените в натоварването. В този случай параметрите на електропровода могат да бъдат избрани не според максималната стойност на мощността, което ще направи възможно намаляването на разходите за пренос на енергия.

Трябва да се отбележи, че описаните по-горе специални схеми за изпълнение на електропроводи за променлив ток все още са на различни етапи от научните изследвания и все още изискват значително усъвършенстване, проектиране и индустриално развитие.

Това са основните направления на техническия прогрес в областта на преноса на електрическа енергия.