Līdzstrāvas elektrības vadi

Līdzstrāvas pārvades līniju priekšrocības ir šādas:

1. Pārraidāmās jaudas robeža pa līniju nav atkarīga no tās garuma un ir daudz lielāka nekā maiņstrāvas elektropārvades līnijām;

2. Likvidēta gaisvadu maiņstrāvas elektropārvades līnijām raksturīgās statiskās stabilitātes robežas koncepcija;

3. Elektriskās sistēmas, kas savienotas ar gaisvadu pārvades līnijām ar līdzstrāvu, var darboties asinhroni vai ar dažādām frekvencēm;

4. Trīs vadu vietā ir nepieciešami tikai divi vadi vai pat viens, ja kā otro izmantojat zemējumu.

attēlā. 1. uzrādīta bipolārā līdzstrāvas pārvades shēma ("Divi stabi - zemējums").

Šajā attēlā UD un UZ, pārveidotāju (taisngriežu un invertora) apakšstacijas; L — reaktors vai filtrs, lai samazinātu augstu harmoniku, sprieguma pulsāciju un avārijas strāvu ietekmi; rl ir līnijas pretestība; G, T — ģeneratori un transformatori.

Elektroenerģijas ražošana un patēriņš notiek ar maiņstrāvu.

att. 1. Līdzstrāvas pārvades ķēde avārijas režīmā

Pastāvīgās līnijas galvenie elementi:

1.Vadāmi augstsprieguma taisngrieži, no kuriem tiek montēta pārveidotāja apakšstacijas ķēde.

2. Vadāmie augstsprieguma invertori, no kuriem tiek montēta arī pārveidotāja apakšstacijas ķēde.

Invertora apakšstacijas shēma būtiski neatšķiras no taisngriežu apakšstacijas shēmas, jo taisngrieži ir atgriezeniski. Vienīgā atšķirība ir tāda, ka invertora apakšstacijā ir jāuzstāda kompensācijas ierīces, kondensatori vai sinhronie kompensatori, lai nodrošinātu invertorus ar reaktīvo jaudu, kas ir aptuveni 50 ... 60% no pārraidītās aktīvās jaudas.

Divu pārveidotāju staciju viduspunkti bipolārajā pārraidē ir iezemēti un stabi ir izolēti.

Pola spriegums UP ir vienāds ar pola-zemes spriegumu. Piemēram, Volgogradas-Donbasa elektropārvadē staba spriegums pret zemi ir +400 kV, bet otrā pola spriegums ir 400 kV. Spriegums Ud starp poliem 800 kV. Transmisiju var sadalīt divās neatkarīgās pusķēdēs. Normālā režīmā ar vienādiem punktiem pusķēdēs strāva caur zemi ir tuvu nullei. Abas transmisijas pusķēdes var darboties autonomi un viena pola atteices gadījumā pusi jaudas var pārvadīt pa otru polu ar atgriešanos pa zemi.

Viena pola vai vienas pusķēdes defekta gadījumā otrā pusķēde var darboties viena pola ķēdē.

Rīsi. 2. Līdzstrāvas pārvades shēma avārijas režīmā

Viena pola transmisijā viens pols ir iezemēts un viens vads ir izolēts no zemes. Otrais vads ir iezemēts abās transmisijas pusēs vai arī tā nav.Šādu iezemētu otro vadu izmanto gadījumos, kad strāvas izmantošana zemē ir nepieņemama (piemēram, iebraucot lielās pilsētās). Parasti vienpolārā pārraides ķēde var sastāvēt no viena vada un zemes, bet bipolārā - no diviem vadiem. Pieredze ilgstošai līdzstrāvas pārvadei caur zemi līdz 1200 A.

Unipolārās shēmas izmanto mazu jaudu līdz 100…200 MW pārraidīšanai nelielos attālumos. Lielas jaudas ieteicams pārraidīt lielos attālumos, izmantojot bipolārās shēmas.

Pārveidotāju apakšstacijas sarežģītā un dārgā aprīkojuma dēļ ievērojami sadārdzina līdzstrāvas pārvadi.Tajā pašā laikā pati līdzstrāvas līnija ir lētāka nekā maiņstrāva, jo ir mazāk vadu, izolatoru, armatūras un vieglāku balstu.

Pastāvīgās līnijas enerģijas pārneses jaudu nosaka līnijas galos esošā vērtība un sprieguma starpība, to ierobežo līniju un gala ierīču aktīvās pretestības, kā arī pārveidojošo apakšstaciju jauda.

Līdzstrāvas līnijas nestspēja ir daudz lielāka nekā maiņstrāvas līnijai.

Volgogradas-Donbasa līnijas bipolārās pārraides kopējā jauda ar spriegumu Ud = 800 kV ir 720 MW. Pasaulē lielākā līnija Ekibastuz — Centrs tika nodota ekspluatācijā ar UP = ± 750 kV, spriegumu starp poliem Ud = 1500 kV un garumu 2500 km. Jaudas jaudu var palielināt līdz 6000 MW.

Līdzstrāvas līniju galvenā pielietojuma joma ir lielas jaudas pārraide lielos attālumos. Taču šo līniju īpašās īpašības ļauj tās veiksmīgi izmantot arī citos gadījumos.Piemēram, līdzstrāvas līnijas ir efektīvas, ja nepieciešams šķērsot jūras šaurumus, kā arī savienot asinhronas sistēmas vai sistēmas, kas darbojas dažādās frekvencēs (tā saucamie līdzstrāvas savienojumi).

Līdzās augsta un īpaši augsta sprieguma līdzstrāvas līnijām militārajās lietās tiek izmantotas arī zema un vidēja sprieguma līdzstrāvas līnijas.

Bieži sastopami šādi spriegumi: zemspriegums — 6, 12, 24, 36,48, 60 volti, vidējais spriegums — 110, 220, 400 volti.

Visiem spriegumiem līdzstrāvas līnijām ir šādas priekšrocības:

1. Tiem nav nepieciešams stabilitātes aprēķins.

2. Spriegums šādās līnijās ir vienmērīgāks, jo līdzsvara stāvoklī tās nerada reaktīvo jaudu.

3. Līdzstrāvas līniju konstrukcijas ir vienkāršākas nekā maiņstrāvas līniju konstrukcijas: mazāk izolatoru virkņu, mazāks metāla patēriņš.

4. Jaudas plūsmas virzienu var mainīt (reversīvās līnijas).

Trūkumi:

1. Nepieciešamība būvēt sarežģītas termināļu apakšstacijas ar lielu skaitu sprieguma pārveidotāju un palīgiekārtu. Ir zināms, ka taisngrieži un invertori būtiski izkropļo sprieguma viļņu formu maiņstrāvas pusē. Tāpēc ir nepieciešams uzstādīt jaudīgas izlīdzināšanas ierīces, kas ievērojami samazina uzticamību.

2. Jaudas izvēle no līdzstrāvas līnijas joprojām ir sarežģīta.

3. Līdzstrāvas līnijās pirms ieslēgšanas ir nepieciešams, lai polaritāte un spriegums abos galos būtu aptuveni vienādi.

Tādējādi var secināt, ka k0 augsto izmaksu dēļ (att.3), elektropārvades līniju izbūve ar līdzstrāvu (līkne 2) kļūst ekonomiski iespējama tikai lielos attālumos, kas vienādi ar aptuveni 1000 ... 1200 km (punkts m).

Rīsi. 3. Kapitāla izmaksu k atkarība no līnijas garuma l maiņstrāvai — 1 un līdzstrāvai — 2

I. I. Mešterjakovs