Jævnstrøms elektriske ledninger

Fordelene ved jævnstrømstransmissionslinjer er som følger:

1. Grænsen for transmitteret effekt langs ledningen afhænger ikke af dens længde og er meget større end for vekselstrømsledninger;

2. Konceptet med en statisk stabilitetsgrænse, der er karakteristisk for luftledninger med AC-transmission, er elimineret;

3. Elektriske systemer, der er forbundet luftledninger med jævnstrøm, kan fungere asynkront eller med forskellige frekvenser;

4. Der kræves kun to ledninger i stedet for tre, eller endda én, hvis du bruger jord som den anden.

I fig. 1. præsenteret bipolær DC transmissionskredsløb ("To poler - jord").

I denne figur, UD og UZ, omformer (ensretter og inverter) understationer; L — reaktor eller filter for at reducere indflydelsen af ​​høje harmoniske, spændingsbølger og nødstrømme; rl er linjemodstanden; G, T — generatorer og transformere.

Produktionen og forbruget af elektricitet foregår på vekselstrøm.

Fig. 1. DC transmissionskredsløb i nødtilstand

Hovedelementerne i den permanente linje:

1.Styrede højspændingsensrettere, hvorfra omformerens understationskredsløb er samlet.

2. Styrede højspændingsomformere, hvorfra kredsløbet til omformerstationen også er samlet.

Skemaet for inverter-understationen adskiller sig ikke grundlæggende fra skemaet for ensretter-understationen, da ensretterne er reversible. Den eneste forskel er, at kompenserende enheder, kondensatorer eller synkrone kompensatorer skal installeres på inverter-transformatorstationen for at forsyne inverterne med reaktiv effekt, hvilket er omkring 50 ... 60% af den transmitterede aktive effekt.

Midtpunkterne på de to omformerstationer i bipolær transmission er jordet, og polerne er isolerede.

Polspændingen UP er lig med pol-til-jord-spændingen. For eksempel i Volgograd-Donbass-krafttransmissionen er spændingen af ​​polen til jorden +400 kV, og spændingen på den anden pol er 400 kV. Spænding Ud mellem poler 800 kV. Transmissionen kan opdeles i to uafhængige halvkredsløb. I normal tilstand, med lige punkter i halvkredsløb, er strømmen gennem jorden tæt på nul. Begge transmissionshalvkredse kan fungere autonomt, og i tilfælde af fejl på den ene pol, kan halvdelen af ​​strømmen overføres gennem den anden pol med retur gennem jorden.

I tilfælde af en enpolet eller en halvkreds fejl, kan den anden halvkreds fungere på en enpolet kreds.

Ris. 2. Jævnstrømstransmissionsskema i nødtilstand

I en-polet transmission er en pol jordet, og der er en ledning isoleret fra jord. Den anden ledning er enten jordet på begge sider af transmissionen eller mangler.En sådan jordet anden ledning bruges i tilfælde, hvor brugen af ​​strøm i jorden er uacceptabel (for eksempel når man kommer ind i store byer). Som regel kan et unipolært transmissionskredsløb bestå af én ledning og jord, og et bipolært kan bestå af to ledninger. Oplevelsen af ​​langvarig transmission af jævnstrøm gennem jorden op til 1200 A.

Unipolære kredsløb bruges til at overføre små kræfter op til 100 … 200 MW over korte afstande. Det anbefales at transmittere store kræfter over lange afstande ved hjælp af bipolære kredsløb.

Konverter-transformatorstationer, på grund af det komplekse og dyre udstyr, øger omkostningerne ved DC-transmission betydeligt.Samtidig er selve DC-linjen billigere end AC, på grund af færre ledninger, isolatorer, fittings og lettere understøtninger.

Energioverførselskapaciteten af ​​den permanente ledning bestemmes af værdien og spændingsforskellen ved enderne af ledningen, den er begrænset af de aktive modstande af ledningerne og endeanordningerne samt af kraften fra de omformende understationer.

DC-ledningens bæreevne er meget højere end AC-ledningens.

Den samlede effekt af den bipolære transmission af Volgograd-Donbass-linjen med spænding Ud = 800 kV er 720 MW. Verdens største linje Ekibastuz — Center blev sat i drift med UP = ± 750 kV, spænding mellem polerne Ud = 1500 kV og længde 2500 km. Effektkapaciteten kan øges til 6000 MW.

Det vigtigste anvendelsesområde for jævnstrømsledninger er transmission af stor strøm over lange afstande. Men de særlige egenskaber ved disse linjer gør det muligt at bruge dem med succes i andre tilfælde.For eksempel er jævnstrømsledninger effektive, når det er nødvendigt at krydse søstrædet, samt at forbinde asynkrone systemer eller systemer, der opererer ved forskellige frekvenser (såkaldte DC-forbindelser).

Sammen med høj- og ultrahøjspændingsjævnstrømsledninger bruges lav- og mellemspændingsjævnstrømsledninger også i militære anliggender.

Følgende spændinger er almindelige: lavspænding - 6, 12, 24, 36,48, 60 volt, mellemspænding - 110, 220, 400 volt.

For alle spændinger har DC-ledninger følgende fordele:

1. De kræver ikke en stabilitetsberegning.

2. Spændingen i sådanne linjer er mere ensartet, da de i steady state ikke genererer reaktiv effekt.

3. Konstruktioner af jævnstrømsledninger er enklere end vekselstrømsledninger: færre strenge af isolatorer, mindre forbrug af metal.

4. Retningen af ​​kraftstrømmen kan vendes (vendbare linjer).

Ulemper:

1. Behovet for at bygge komplekse terminalstationer med et stort antal spændingsomformere og hjælpeudstyr. Ensrettere og invertere er kendt for at forvrænge spændingsbølgeformen på AC-siden betydeligt. Derfor er det nødvendigt at installere kraftige udjævningsanordninger, hvilket reducerer pålideligheden betydeligt.

2. Strømvalg fra DC-linjen er stadig svært.

3. I jævnstrømsledninger kræves det, at polaritet og spænding i begge ender er nogenlunde ens, før der tændes.

Det er således muligt at konkludere, at på grund af de høje omkostninger ved k0 (fig.3), bliver konstruktionen af ​​elledninger med jævnstrøm (kurve 2) kun økonomisk gennemførlig ved store afstande svarende til omkring 1000 ... 1200 km (punkt m).

Ris. 3. Kapitalomkostningernes k afhængighed af længden af ​​ledningen l for vekselstrøm — 1 og for jævnstrøm — 2

I. I. Meshteryakov