Nuolatinės srovės elektros laidai
Nuolatinės srovės perdavimo linijų pranašumai yra šie:
1. Perduodamos galios riba išilgai linijos nepriklauso nuo jos ilgio ir yra daug didesnė nei kintamosios srovės elektros linijų;
2. Panaikinama kintamosios srovės oro perdavimo linijoms būdingos statinio stabilumo ribos samprata;
3. Elektros sistemos, prijungtos prie oro linijų nuolatine srove, gali veikti asinchroniškai arba skirtingais dažniais;
4. Reikalingi tik du laidai vietoj trijų arba net vieno, jei kaip antrąjį naudojate įžeminimą.
Fig. 1. pateikta bipolinė nuolatinės srovės perdavimo grandinė ("Du poliai - įžeminimas").
Šiame paveikslėlyje UD ir UZ, keitiklių (lygintuvų ir keitiklių) pastotės; L — reaktorius arba filtras, skirtas sumažinti aukštų harmonikų, įtampos raibuliavimo ir avarinių srovių įtaką; rl yra linijos varža; G, T — generatoriai ir transformatoriai.
Elektros energija gaminama ir vartojama naudojant kintamąją srovę.
Fig. 1. Nuolatinės srovės perdavimo grandinė avariniu režimu
Pagrindiniai nuolatinės linijos elementai:
1.Valdomi aukštos įtampos lygintuvai, iš kurių surenkama keitiklio pastotės grandinė.
2. Valdomi aukštos įtampos keitikliai, iš kurių surenkama ir keitiklių pastotės grandinė.
Inverterio pastotės schema iš esmės nesiskiria nuo lygintuvų pastotės schemos, nes lygintuvai yra reversiniai. Skirtumas tik tas, kad keitiklių pastotėje turi būti sumontuoti kompensaciniai įtaisai, kondensatoriai arba sinchroniniai kompensatoriai, kad inverteriams būtų suteikta reaktyvioji galia, kuri sudaro apie 50 ... 60% perduodamos aktyviosios galios.
Dviejų bipolinio perdavimo keitiklių stočių vidurio taškai yra įžeminti, o poliai izoliuoti.
Poliaus įtampa UP yra lygi poliaus ir žemės įtampai. Pavyzdžiui, Volgogradas-Donbasas elektros perdavimo stulpo įtampa į žemę yra +400 kV, o antrojo - 400 kV. Įtampa Ud tarp polių 800 kV. Transmisiją galima suskirstyti į dvi nepriklausomas pusiau grandines. Įprastu režimu, kai pusinės grandinės yra vienodai, srovė per žemę yra artima nuliui. Abu perdavimo pusgrandžiai gali veikti autonomiškai, o sugedus vienam poliui, pusė galios gali būti perduodama per kitą polių, grįžtant per žemę.
Esant vieno poliaus arba vienos pusės grandinės gedimui, antroji pusės grandinė gali veikti vieno poliaus grandinėje.
Ryžiai. 2. Nuolatinės srovės perdavimo schema avariniu režimu
Vieno poliaus perdavimo atveju vienas polius yra įžemintas, o vienas laidas yra izoliuotas nuo žemės. Antrasis laidas yra įžemintas abiejose transmisijos pusėse arba jo nėra.Toks įžemintas antrasis laidas naudojamas tais atvejais, kai srovės naudojimas žemėje yra nepriimtinas (pavyzdžiui, įvažiuojant į didelius miestus). Paprastai vienpolio perdavimo grandinė gali būti sudaryta iš vieno laido ir įžeminimo, o dvipolio – iš dviejų laidų. Ilgalaikio nuolatinės srovės perdavimo per žemę iki 1200 A patirtis.
Vienpolės grandinės naudojamos mažoms galioms iki 100…200 MW perduoti nedideliais atstumais. Didelę galią rekomenduojama perduoti dideliais atstumais naudojant bipolines grandines.
Pastotės su keitikliais dėl sudėtingos ir brangios įrangos ženkliai pabrangina nuolatinės srovės perdavimo sąnaudas, tuo pačiu pati nuolatinės srovės linija yra pigesnė nei kintamoji, nes mažiau laidų, izoliatorių, jungiamųjų detalių ir lengvesnių atramų.
Nuolatinės linijos energijos perdavimo pajėgumą lemia vertė ir įtampos skirtumas linijos galuose, jį riboja linijų ir galinių įrenginių aktyviosios varžos, taip pat konvertuojančių pastočių galia.
Nuolatinės srovės linijos keliamoji galia yra daug didesnė nei kintamosios srovės linijos.
Bendra Volgogrado-Donbaso linijos dvipolio perdavimo galia, kai įtampa Ud = 800 kV, yra 720 MW. Pradėta eksploatuoti didžiausia pasaulyje linija Ekibastuz – Centras, kurios UP = ± 750 kV, įtampa tarp polių Ud = 1500 kV ir ilgis 2500 km. Galią galima padidinti iki 6000 MW.
Pagrindinė nuolatinės srovės linijų taikymo sritis yra didelės galios perdavimas dideliais atstumais. Tačiau ypatingos šių linijų savybės leidžia jas sėkmingai panaudoti ir kitais atvejais.Pavyzdžiui, nuolatinės srovės linijos yra veiksmingos, kai reikia kirsti jūros sąsiaurius, taip pat sujungti asinchronines arba skirtingais dažniais veikiančias sistemas (vadinamosios nuolatinės srovės jungtys).
Kartu su aukštos ir ypač aukštos įtampos nuolatinės srovės linijomis kariniuose reikaluose taip pat naudojamos žemos ir vidutinės įtampos nuolatinės srovės linijos.
Įprastos šios įtampos: žema įtampa – 6, 12, 24, 36,48, 60 voltų, vidutinė – 110, 220, 400 voltų.
Visoms įtampoms nuolatinės srovės linijos turi šiuos privalumus:
1. Jie nereikalauja stabilumo skaičiavimo.
2. Tokiose linijose įtampa yra tolygesnė, nes pastovioje būsenoje jos negeneruoja reaktyviosios galios.
3. Nuolatinės srovės linijų konstrukcijos paprastesnės nei kintamųjų: mažiau izoliatorių stygų, mažiau sunaudojama metalo.
4. Galios srauto kryptis gali būti pakeista (reversinės linijos).
Trūkumai:
1. Poreikis statyti sudėtingas terminalų pastotes su daugybe įtampos keitiklių ir pagalbinės įrangos. Yra žinoma, kad lygintuvai ir keitikliai žymiai iškraipo įtampos bangos formą kintamosios srovės pusėje. Todėl būtina įrengti galingus išlyginimo įrenginius, kurie žymiai sumažina patikimumą.
2. Vis dar sunku pasirinkti galią iš nuolatinės srovės linijos.
3. Nuolatinės srovės linijose prieš įjungiant reikia, kad abiejų galų poliškumas ir įtampa būtų maždaug vienodi.
Taigi galima daryti išvadą, kad dėl didelių k0 sąnaudų (2 pav.).3), elektros linijų tiesimas su nuolatine srove (kreivė 2) tampa ekonomiškai pagrįstas tik dideliais atstumais, lygiais apie 1000 ... 1200 km (taškas m).
Ryžiai. 3. Kapitalo kaštų k priklausomybė nuo linijos l ilgio kintamajai srovei — 1 ir nuolatinei srovei — 2
I. I. Meshteriakovas