Kāpēc elektroenerģijas pārvade attālumā notiek pie paaugstināta sprieguma

Mūsdienās elektriskās enerģijas pārvade no attāluma vienmēr tiek veikta ar paaugstinātu spriegumu, ko mēra desmitos un simtos kilovoltu. Visā pasaulē dažāda veida elektrostacijas ģenerē gigavatus elektroenerģijas. Šo elektroenerģiju sadala pilsētās un ciemos, izmantojot vadus, kurus mēs varam redzēt, piemēram, uz lielceļiem un dzelzceļiem, kur tie vienmēr ir piestiprināti pie augstiem stabiem ar gariem izolatoriem. Bet kāpēc transmisijai vienmēr ir augsts spriegums? Mēs par to runāsim vēlāk.

Iedomājieties, ka elektroenerģija jāpārraida pa vadiem ar jaudu vismaz 1000 vati 10 kilometru attālumā maiņstrāvas veidā ar minimāliem jaudas zudumiem, jaudīgs kilovatu prožektors. Ko tu darīsi? Acīmredzot spriegums būs jāpārveido, jāsamazina vai jāpalielina vienā vai otrā veidā. izmantojot transformatoru.

Pieņemsim, ka avots (mazs benzīna ģenerators) rada 220 voltu spriegumu, bet jūsu rīcībā ir divdzīslu vara kabelis ar katras dzīslas šķērsgriezumu 35 kv.mm. 10 kilometru garumā šāds kabelis dos aktīvo pretestību aptuveni 10 omi.

1 kW slodzei ir aptuveni 50 omi pretestība. Un ko darīt, ja pārraidītais spriegums paliek 220 volti? Tas nozīmē, ka viena sestā daļa sprieguma (nokritīsies) uz pārraides vada, kas būs aptuveni 36 volti. Tātad pa ceļam tika zaudēti aptuveni 130 W — tie vienkārši sasildīja raidīšanas vadus. Un uz prožektoriem mēs iegūstam nevis 220 voltus, bet 183 voltus. Pārraides efektivitāte izrādījās 87%, un tas joprojām ignorē raidīšanas vadu induktīvo pretestību.

Fakts ir tāds, ka aktīvie zudumi pārraides vados vienmēr ir tieši proporcionāli strāvas kvadrātam (sk Oma likums). Tāpēc, ja tādas pašas jaudas pārnešana tiek veikta ar lielāku spriegumu, tad sprieguma kritums uz vadiem nebūs tik kaitīgs faktors.

Tagad pieņemsim citu situāciju. Mums ir tas pats benzīna ģenerators, kas ražo 220 voltus, tie paši 10 kilometri stieples ar aktīvo pretestību 10 omi un tie paši 1 kW prožektori, bet pa virsu vēl divi kilovatu transformatori, no kuriem pirmais pastiprina 220 -22000 volti. Atrodas netālu no ģeneratora un savienots ar to caur zemsprieguma spoli un caur augstsprieguma spoli - savienots ar pārraides vadiem. Un otrais transformators, kas atrodas 10 kilometru attālumā, ir 22000–220 voltu pazeminošs transformators zemsprieguma spolei, kurai ir pievienots prožektors, un augstsprieguma spoli baro pārraides vadi.

Tātad, ar slodzes jaudu 1000 vati pie 22 000 voltu sprieguma, strāva raidīšanas vadā (šeit var iztikt, neņemot vērā reaktīvo komponentu) būs tikai 45 mA, kas nozīmē, ka 36 volti nenokritīs. tas (kā tas bija bez transformatoriem), bet tikai 0,45 volti! Zudumi vairs nebūs 130 W, bet tikai 20 mW. Šādas pārraides efektivitāte pie paaugstināta sprieguma būs 99,99%. Tāpēc pārspriegums ir efektīvāks.

Mūsu piemērā situācija ir aplūkota rupji, un dārgu transformatoru izmantošana tik vienkāršiem mājsaimniecības mērķiem noteikti būtu nepiemērots risinājums. Bet valstu un pat reģionu mērogos, runājot par simtiem kilometru attālumiem un milzīgām pārraides jaudām, elektroenerģijas izmaksas, kas var tikt zaudētas, ir tūkstoš reižu augstākas nekā visas transformatoru izmaksas. Tāpēc, pārraidot elektroenerģiju no attāluma, vienmēr tiek pielietots paaugstināts spriegums, kas mērīts simtos kilovoltu — lai samazinātu jaudas zudumus pārraides laikā.

Nepārtrauktais elektroenerģijas patēriņa pieaugums, ražošanas jaudu koncentrācija elektrostacijās, brīvo platību samazināšanās, vides aizsardzības prasību stingrākas, inflācija un zemes cenu kāpums, kā arī virkne citu faktoru, spēcīgi diktē kāpumu. elektroenerģijas pārvades līniju pārvades kapacitātē.

Šeit ir apskatīti dažādu elektropārvades līniju projekti: Dažādu elektropārvades līniju ierīce ar dažādu spriegumu

Energosistēmu savstarpējo savienojumu, elektrostaciju un sistēmu jaudas palielināšanos kopumā pavada attālumu un pa elektrolīniju pārvadītās enerģijas plūsmu palielināšanās.Bez jaudīgām augstsprieguma elektropārvades līnijām nav iespējams piegādāt enerģiju no mūsdienu lielajām elektrostacijām.

Vienota energosistēma ļauj nodrošināt rezerves jaudas pārnešanu uz tām zonām, kur tā ir nepieciešama, kas saistīta ar remontdarbiem vai avārijas apstākļiem, būs iespējams pārvest jaudas pārpalikumu no rietumiem uz austrumiem vai otrādi, sakarā ar siksnas maiņu laikā.

Pateicoties tālsatiksmes pārraidēm, kļuva iespējams būvēt lielelektrostacijas un pilnībā izmantot to enerģiju.

Investīcijas 1 kW jaudas pārvadīšanai noteiktā attālumā pie 500 kV sprieguma ir 3,5 reizes mazākas nekā pie 220 kV sprieguma un 30–40% mazākas nekā pie sprieguma 330–400 kV.

1 kW • h enerģijas pārvadīšanas izmaksas pie 500 kV sprieguma ir divas reizes zemākas nekā pie 220 kV sprieguma un par 33 — 40% zemākas nekā pie 330 vai 400 kV sprieguma. 500 kV sprieguma tehniskās iespējas (dabiskā jauda, ​​pārraides attālums) ir 2 — 2,5 reizes lielākas nekā 330 kV un 1,5 reizes lielākas par 400 kV.

220 kV līnija var pārraidīt 200 — 250 MW jaudu 200 — 250 km attālumā, 330 kV līnija — 400 — 500 MW jaudu 500 km attālumā, 400 kV līnija — 600 km. — 700 MW attālumā līdz 900 km. 500 kV spriegums nodrošina 750–1000 MW jaudas pārvadi pa vienu ķēdi attālumā līdz 1000–1200 km.