energie electrică modernă

Pagina 77 din 130

11. POWER și link-ul de curent continuu. AC linie flexibilă Managed
11.1. Posibile domenii de aplicare a puterii și inserții DC

După cum se știe, în prezent pentru producerea de energie electrică, transferându-l la distanță de distribuție și consum de curent alternativ este utilizat. Acest lucru se datorează în primul rând capacitatea de curent alternativ de transformare, și anume, schimbare de tensiune, folosind relativ simple dispozitive, transformatoare, și, de asemenea, prin aceea că motoarele de curent alternativ de proiectare a acestora este mult mai simplu și, prin urmare, mai fiabile motoare de curent continuu. Din cauza este folosit peste tot acest curent alternativ, cu excepția unor instalații industriale și vehicule electrice. Cu toate acestea, în ultimele decenii, puterea electrică a diferitelor țări sunt din ce în ce un curent constant este utilizat pentru a rezolva o serie de probleme, inclusiv cele legate de distanța de transport a energiei electrice.

Pentru a răspunde la întrebarea, de ce se face, vom compara caracteristicile liniilor AC și DC.

Ambele linii au același tip de parametri - fire de rezistență activă, precum inductanță și capacitate. fire de rezistență activă determină pierderile de putere și energie în linie și, prin urmare, eficiența și inductanța sale și capacitate - procesele electromagnetice în linia asociată cu transmisie de putere. Pentru liniile de curent alternativ, aceste procese sunt de natura valului, care definește caracteristicile de bază ale unui astfel de linie. Liniile VDC val procese sunt absente. Această distincție este baza tuturor deciziilor legate de utilizarea curent pentru vehiculele electrice.

Luați în considerare această întrebare cu mai multe detalii.

Inductanța și capacitatea liniei definită prin design - distanța între faze (stâlpi) de sârmă cu diametrul și lungimea unei linii. Când distanța dintre fazele liniei inductanța crește, iar capacitatea liniei scade. Reducerea această distanță are efectul opus. Creșterea lungimii liniei determină o creștere atât inductanțe și capacități acesteia.

În linii aeriene ac și distanța dc între faze (stâlpi) măsurată în metri (500 kV AC - 12 m, HV ± 400 kV DC - 10 m) de la linia de cablu - câțiva centimetri. Rezultă că linia de aer are o inductanță în mod substanțial de mare și o capacitate mult mai mică decât prin cablu. Diferența dintre aceste caracteristici se manifestă în liniile aeriene și cablurile la o tensiune constantă sau variabilă.

Pentru început, inductanță și capacitate ca raspuns la fluxul de curent alternativ și DC este diferit. Atunci când fluxul de curent alternativ prin inductanța în EMF de auto-inducție apare în acesta, care contracarează curentul de scurgere. Cu alte cuvinte, inductanța este rezistența de curent alternativ. Această rezistență este direct proporțională cu frecvența curentului alternativ și crește odată cu acesta din urmă. Când frecvența curentă de zero (DC), reactanța inductivă este de asemenea zero.

Capacitatea rezistă, de asemenea, fluxul de curent alternativ. Spre deosebire inductive reactanța reactanța capacitivă este invers proporțională cu frecvența. Odată cu creșterea frecvenței capacității de rezistență curent alternativ scade pe măsură ce frecvența scade - crește. La o frecvență de (DC) rezistența la zero a containerului devine egal cu infinit. Cu alte cuvinte, curentul constant curge prin capacitate.

Luați în considerare linia de aer. Atunci când conducta de aer la tensiunea de curent alternativ de inductivitatea rezistă alternativ fluxul de curent și, în cele din urmă, determină puterea maximă care poate fi transmis peste linie. După cum sa menționat mai sus, reactanța inductivă a liniei crește cu lungimea sa, și, prin urmare, reduce puterea maximă care poate fi trecut pe linie.

Capacitatea liniei de curent alternativ de aer, practic, nu afectează puterea transmisă, dar curge printr-un așa-numitul curent de încărcare, care generează o linie de alimentare de încărcare și conduce la fire suplimentare de încălzire, adică Aceasta crește pierderile de energie în liniile și reducerea eficienței acestuia. In plus, acest curent conduce la o creștere nedorită a tensiunii în punctele intermediare ale liniei și la o serie de alte consecințe negative. Prin urmare, este nevoie de a compensa pentru linia de alimentare de încărcare, pentru care se folosesc aparate speciale - reactoare care, în cele din urmă, duc la creșterea costurilor liniei. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că necesitatea liniei de compensare a puterii de încărcare se produce, de obicei, numai pentru liniile de tensiune ultraînaltă - 330 kV și de mai sus.

Atunci când linia de aer la o tensiune constantă, atunci când curge un curent constant în starea de echilibru sau inductanța sau capacitatea acesteia nu are nici o influență asupra procesului de transmitere a puterii pe linie și, în consecință, puterea maximă care poate fi transmis pe linie cu o creștere a durează mult. Încărcarea puterea linia de curent continuu nu se datorează motivele de mai sus. Prin urmare, linia nu are nevoie să dețină oricare dintre dispozitivul de compensare.

Concluzia principală care se poate trage din cele de mai sus este după cum urmează:

• pentru linii aeriene de curent alternativ există o putere maximă de transmisie de corelare a lungimii sale - cu cât linia este, cu atât mai mic puterea maximă care poate trece prin ea; Acesta este unul dintre factorii care limitează lungimea admisibilă a unei astfel linii;
• Linia DC aeriană nu are nici o astfel de limitare, cu toate acestea linia de curent continuu poate fi de orice putere de lungime și de transmisie dictate de fezabilitate practică. Limitările posibile - pierderi de energie acceptabile pentru fire de încălzire și lățimea de bandă a echipamentului utilizat.

Luați în considerare acum liniile de cablu. Este cunoscut faptul că linia de curent alternativ de cablu au o lungime foarte limitată - nu mai mult de 15-20 km. Acest lucru se datorează două motive principale:

• mare capacitate de încărcare care apare datorită capacității mari a cablului;
• costul ridicat al cablului.

Puterea de încărcare conduce la conductori de cablu de încălzire suplimentare, forțând limita inferioară utilă a puterii de transmisie și lungimea cablului. În special, se referă la o linii de cablu de înaltă tensiune (110-500 kV). Prin urmare, linii de cablu AC nu pot fi utilizate pentru transmisia puterii la o distanță suficient de mare.

Linia de cablu de curent constant de încărcare de putere este absent, și generează nici un cablu suplimentar de încălzire. Prin urmare, liniile de cablu DC pot fi construite suficient de lung (100-200 km și, eventual, mai mult) și să fie folosite pentru a rezolva problemele care nu pot fi rezolvate în alte moduri, de exemplu, să traverseze corpurile mari de apă (Straits mare), intrare de mare putere în marile centre urbane și și colab.

Dar asta nu e tot. Pentru a răspunde la întrebarea, de ce în industria de astăzi, puterea de a rezolva unele probleme, este recomandabil să se folosească curent continuu, trebuie remarcat o serie de probleme.

În prezent, două frecvențe AC utilizate în lume - 50 și 60 Hz. În Europa, CSI și România, au adoptat o frecvență de 50 Hz; în SUA, Canada și unele țări din America de Sud, partea de sud a Japoniei - 60 Hz. sisteme cu frecvența nominală diferită pentru funcționarea în paralel cu liniile de curent alternativ imposibile Combinarea. În acest scop, după cum arată practica mondială, acesta poate fi folosit cu succes curent. Astfel de legături există în Japonia și America de Sud.

Combinarea sistemelor individuale cu o singură frecvență nominală este posibilă numai atunci când operațiunea sincron. Cu toate aspectele pozitive ale unei astfel de decizii ar trebui să fie remarcat faptul că, de asemenea, implică menținerea acelorași standarde de frecvență și a legilor pentru a reglementa. În cazul în care, înainte de unificarea sistemului de lucru cu diferite legi de control al frecvenței, este unirea o mulțime de muncă privind reconstrucția frecvenței sistemelor de control ale tuturor puterii și investiții de capital. Mai mult, sistemele sindicale pentru funcționarea în paralel conduce inevitabil la o creștere simultană a curenților de scurtcircuit în sistemul liant. Acest lucru necesită utilizarea unor măsuri costisitoare de control sau de comutare de înlocuire a echipamentului lor.

Trebuie remarcat un alt aspect important. Sistemele care combină necesare pentru a asigura durabilitatea activității lor comune. Combinație obligațiuni sisteme de curent alternativ și o situație de urgență are loc într-un singur sistem, cum ar fi scurt-circuit, deconectarea unei mari unități de generare a energiei electrice sau de lucru împreună stabilitatea poate fi afectată, ceea ce poate duce la o pană de curent de regiuni întregi și, în consecință, o pierdere economică mare. Această experiență tristă au multe dintre țările dezvoltate.

Efectele adverse menționate mai sus pot fi evitate prin utilizarea de curent continuu pentru sistemele federale. În acest caz, elimina complet problema stabilității de a lucra împreună și creșterea curentului de scurtcircuit, și sistemul de liant se vor funcționa cu aceleași sau ușor diferite frecvențe, dar asincronă. O astfel de soluție poate da un „efect sistemic“ definit asociat cu o creștere a eficienței și fiabilității sistemelor unite, atât în ​​condiții normale și în condiții de urgență și post-urgență, ca link-ul de curent continuu previne dezvoltarea de eșecuri în cascadă, după cum reiese din practica mondială.

Dacă linia de curent continuu utilizat pentru a combina mai multe sisteme, în acest caz, toate aceste sisteme pot funcționa în mod independent, dar împreună să împartă puterea. În acest caz, linia de curent continuu devine o bară colectoare pentru aceste sisteme. În această situație de urgență perturbarea într-unul dintre sistemele nu vor fi transferate altor persoane, spre deosebire de modul în care aceasta ar fi în ceea ce privește curentul alternativ.

Efectele sistemice pot apărea, de asemenea, în cazul în care DC link-ul shunt curent intersistem AC. Aici, datorită controlabilitate sale ridicate poate oferi redistribuire a fluxurilor de putere a acestor relații pentru a îmbunătăți eficiența sistemelor și se pot conecta necesitatea de a menține stabilitatea funcționării lor sincron.

transmisie DC pot demonstra calitatea lor într-o altă zonă. Este cunoscut faptul că o caracteristică a turbinelor hidraulice este că eficiența maximă la o viteză de rotație constantă a rotorului, adică la un curent constant de frecvență alternativ se poate realiza numai la un nivel constant de apă în amonte (la o presiune constantă a apei, care este proiectat pentru turbină) sau variațiile sale minore. Aceste regimuri sunt posibile numai pentru centrale hidroelectrice cu cantități mari de rezervoare de apă, atunci când rezervorul este umplut la nivelul de proiectare. Pentru toate celelalte plante la aceeași viteză a arborelui de lucru la exploatarea rezervorului și reducerea presiunii apei a turbinei va scădea eficiența. În special, acest fenomen va apărea în mareelor ​​hidro și hidro cu cantități mari de rezervoare de apă în timpul umplerii lor.

Pentru a menține eficiența la cel mai înalt nivel posibil, în aceste cazuri, viteza turbinei ar trebui să schimbe acest lucru se va schimba frecvența curentului alternativ și incapacitatea de a emite sistem de energie hidroelectrică a liniei de curent alternativ, datorită diferenței de frecvențe ale sistemului și generatoarele hidroelectrice. Atunci când se utilizează conexiunea CHE cu sistemul de link-ul de curent continuu, este posibil în sistemul de distribuție a energiei electrice la o viteză variabilă hidro-generatoare, inclusiv rezervor în timpul umplerii, care poate dura mai mulți ani.

Din cele de mai sus domenii posibile de aplicare a curentului continuu în energie electrică poate fi definită. Printre acestea se numără:

• transmisie pe distanțe lungi, de exemplu de la centralele hidroelectrice sau nucleare de la distanță. Distantele sunt calculate pot fi de multe sute sau mii de kilometri. frontiera economică între AC și DC, potrivit diverselor estimări, pot fi în intervalul 700-1000 km, în funcție de calea de condițiile, cerințele de fiabilitate, prețurile echipamentelor și a altor factori;
• transmiterea energiei electrice asupra corpurilor mari de apă;
• profundă injecta mai multă putere în marile centre urbane;
• Sisteme de feedback AC cu frecvență diferită nominală;
• comunicare asincronă un sisteme de frecvență nominală, ceea ce va îmbunătăți capacitatea de supraviețuire a sistemului combinat;
• crearea unui „autobuz DC“, care pot fi conectate sisteme de putere ale diferitelor regiuni sau țări, care operează în mod asincron sau la frecvențe diferite și nu îndeplinesc cerința de legi de control al unității de frecvență;
• conectarea la sistemul de alimentare care funcționează cu unități de viteză variabilă, ceea ce permite o mai mare eficiență a acestor unități;
• decuplarea inelele care rezultă din dezvoltarea unui sistem integrat, care poate circula fluxuri mari de putere necontrolate.