Передача электроэнергии на расстояние

Передача электроэнергии на расстояние

Произведенную электроэнергию нельзя хранить, ее необходимо немедленно передавать потребителям. Когда был изобретен лучший способ транспортировки, электроэнергетика начала быстро развиваться.

История

Первые генераторы были построены рядом с потребителями энергии. Они имеют меньшую мощность и используются только для питания одного здания или городского квартала. Но позже они пришли к выводу, что гораздо выгоднее строить крупные станции в районах концентрации ресурсов. Это мощные гидроэлектростанции на реках, крупные теплоэлектростанции рядом с угольными шахтами. Это требует передачи энергии на большие расстояния.

Первоначальные попытки построить линии электропередачи столкнулись с тем, что при подключении генераторов к энергоприемникам длинными кабелями мощность на конце линии передачи значительно снижалась из-за огромных тепловых потерь. Необходимо использовать кабели большего сечения, что делает их более дорогими, или увеличивать напряжение для уменьшения тока.

После экспериментов с использованием высоковольтных линий для передачи постоянного тока и однофазного переменного тока потери остались высокими, достигнув уровня 75%. Прорыв в передаче электроэнергии произошел только тогда, когда Доливо-Добровольский разработал систему трехфазного тока: они добились снижения потерь до 20%.

Важно! Сегодня в подавляющем большинстве линий электропередачи используется трехфазный переменный ток, хотя разрабатываются и линии электропередачи постоянного тока.

Схема передачи электроэнергии

В цепочке от производства энергии до потребления потребителями существует несколько звеньев:

• генераторы на электростанциях, вырабатывающие электроэнергию напряжением 6,3-24 кВ (существуют и отдельные агрегаты с более высоким номинальным напряжением);
• Повышающая подстанция (ПС);
• магистральные линии электропередачи сверхдальней связи 220-1150 кВ;
• крупные узловые подстанции, снижающие напряжение до 110 кВ;
• линии электропередачи 35-110 кВ, используемые для передачи электрической энергии к центрам электроснабжения;
• дополнительная понизительная подстанция — пункт питания напряжением 6-10 кВ;
• распределительные линии 6-10 кВ;
• Трансформаторный пункт (ТП) — центральный распределительный пункт, расположенный вблизи потребителя, снижающий напряжение до 0,4 кВ;
• Низковольтные линии электроснабжения домов и других объектов.

Упрощенная схема передачи мощности

Схемы распределения

К линиям электропередачи относятся воздушные линии, кабельные линии и воздушные кабельные линии. Для повышения надежности в большинстве случаев мощность передается несколькими способами. То есть к шине подстанции подключаются две и более линии.

существует два решения по распределению электроэнергии на напряжение 6–10 кВ:

1. магистральные линии, когда линия 6-10 кВ питает одновременно несколько подстанций, подстанции могут располагаться по всей ее длине. Если основная линия электропередачи получает питание от разных фидеров с обеих сторон, то схема называется кольцевой. При этом при нормальной работе он питается от одного фидера и отключается от другого фидера коммутационными устройствами (выключателями, разъединителями);

Две магистральные цепи электропитания

1. радиальный. В этой схеме вся электроэнергия сосредоточена в конце ЛЭП и рассчитана на питание одного потребителя.

для линий напряжением 35кВ и выше приняты следующие решения:

Читайте также статью: Каре с челкой 2024: 200 стильных фото идей стрижек, модные тенденции

1. радиальный. Электроснабжение подстанции осуществляется по одно- или двухцепной линии электропередачи от узловой подстанции. Самое экономичное решение – провод, но он очень ненадежен. Благодаря двухконтурному шнуру питания можно генерировать резервное питание;
2. кольцо. Шина подстанции питается не менее чем от двух линий электропередачи от независимых источников. В этом случае на питающих линиях, ведущих к другим подстанциям, могут быть ответвления (отводы). Общее количество ответвительных станций на линии электропередачи не должно превышать 3.

Важно! Кольцевая сеть питается как минимум от двух узловых подстанций, которые обычно расположены довольно далеко друг от друга.

Трансформаторные подстанции

Подстанции, как и линии электропередачи, являются важным компонентом энергетической системы. Они делятся на:

1. улучшать. Они расположены рядом с электростанциями. Основное оборудование – повышающий силовой трансформатор;
2. Понижение. Они расположены в других частях сети, ближе к потребителям. Содержит понижающий трансформатор.

Есть еще преобразовательные станции, но не подстанции. Они используются для преобразования переменного тока в постоянный, а также для получения токов различной частоты.

Основное оборудование подстанции:

1. Распределительные устройства высокого и низкого напряжения. Могут быть открытыми (ОРУ), закрытыми (КЛД) и комплектными (КРУ);
2. силовой трансформатор;
3. Пульт управления, релейная, централизованные коммутационные устройства, сигнализация, измерительные приборы, счетчики электроэнергии и другое оборудование защиты и автоматического управления. Последние два типа устройств также могут присутствовать в распределительных устройствах, а также в некоторых видах защиты;

Видео: Передача ЭНЕРГИИ БЕЗ ПРОВОДОВ на расстояние !!! КАК ТАКОЕ ВОЗМОЖНО !?!?!

Пульт управления подстанцией

1. Вспомогательное оборудование подстанции, в том числе трансформатор собственных нужд (ТСН) для понижения напряжения с 6-10 кВ до 0,4 кВ, шина среднего напряжения 0,4 кВ с коммутационным аппаратом, аккумуляторные батареи, зарядное устройство. Защита, освещение подстанции, отопление, двигатели обдува трансформатора (охлаждение) и т д питаются от среднего напряжения. На тяговых железнодорожных подстанциях первичное напряжение трансформатора собственных нужд может быть 27,5 или 35 кВ;
2. к распределительному устройству относятся распределительные устройства для трансформаторов, питающих и отходящих линий и фидеров 6-10 кВ: разъединители, выключатели (вакуумные, элегазовые, масляные, воздушные). Трансформаторы напряжения (ТН) и трансформаторы тока (ТТ) применяются для питания цепей защиты и измерения);
3. Аппаратура защиты от перенапряжения: молниеотвод, молниеотвод (ограничитель перенапряжения);
4. Токоограничивающие дугогасительные реакторы, конденсаторные батареи и синхронные компенсаторы.

Последним звеном понижающей подстанции является точка преобразования (ТП, КТП-комплектная, МТП-мачта). Это небольшие устройства, содержащие 1, 2 (реже 3) трансформатора, понижающие иногда напряжение с 35 кВ (чаще с 6-10 кВ) до 0,4 кВ. На стороне низкого напряжения установлен автоматический выключатель. Отходящие от них линии передают электрическую энергию непосредственно реальным потребителям.

Полная подстанция

Пропускная способность линий электропередачи

При передаче электрической энергии основным показателем является пропускная способность линии электропередачи. Характеризуется значением активной мощности, передаваемой по линии в нормальных условиях эксплуатации. Пропускная способность зависит от напряжения, длины, сечения и типа линии питания (CL или OHL). При этом естественная мощность не зависит от длины линии электропередачи, это активная мощность, передаваемая по линии, а реактивная составляющая полностью компенсируется. На самом деле, таких условий достичь невозможно.

важный! Максимальная мощность передачи линий электропередачи напряжением 110 кВ и ниже ограничивается только нагревом проводов. На линиях более высокого напряжения также учитывается статическая устойчивость энергосистемы.

Некоторые значения мощности ВЛ при КПД = 0,9:

• 110 кВ: естественная мощность – 30 МВт, максимальная – 50 МВт;
• 220 кВ: естественная мощность – 120-135 МВт, максимальная – 350 МВт на стабилизацию, 280 МВт на обогрев;
• 500 кВ: естественная мощность – 900 мВт, максимальная – 1350 мВт на стабилизацию, 1740 мВт на обогрев.

Потери электроэнергии

Не вся электроэнергия, вырабатываемая электростанциями, доходит до потребителей. Потеря мощности может быть:

1. технический. Вызываются потерями в проводах, трансформаторах и другом оборудовании, вызванными нагревом и другими физическими процессами;
2. Система бухгалтерского учета энергетических компаний несовершенна;
3. Коммерческий. Возникает из-за различий в коробке отбора мощности, приборе учета, фактической потребляемой мощности и мощности, регистрируемой приборами, и т д

Технологии передачи электроэнергии не стоят на месте. Разрабатывается использование сверхпроводящих кабелей для снижения потерь практически до нуля. Беспроводная зарядка больше не является фантастикой для зарядки мобильных устройств. В Южной Корее работают над созданием систем беспроводной передачи энергии для электрифицированного транспорта.

Читайте также статью: Почему трещит и искрит микроволновка

Видео: Урок 367. Передача электроэнергии на расстояние

Видео: Передача электроэнергии на расстояние