Egyenáramú elektromos vezetékek
Az egyenáramú távvezetékek előnyei a következők:
1. Az átvitt teljesítmény határa a vonal mentén nem függ a hosszától, és sokkal nagyobb, mint a váltakozó áramú vezetékek esetében;
2. Megszűnik a váltóáramú légvezetékekre jellemző statikus stabilitási korlát fogalma;
3. Az egyenárammal működő felsővezetékekre csatlakoztatott elektromos rendszerek aszinkron módon vagy eltérő frekvenciákkal működhetnek;
4. Csak két vezetékre van szükség három helyett, vagy akár egy vezetékre is, ha másodikként földelést használ.
ábrán. 1. bemutatott bipoláris DC átviteli áramkör ("Két pólus - test").
Ezen az ábrán UD és UZ, átalakító (egyenirányító és inverter) alállomások; L – reaktor vagy szűrő a magas harmonikusok, a feszültséghullámok és a vészáramok hatásának csökkentésére; rl a vonal ellenállása; G, T — generátorok és transzformátorok.
A villamos energia előállítása és fogyasztása váltakozó árammal történik.
Ábra. 1. DC átviteli áramkör vészüzemben
Az állandó vonal fő elemei:
1.Szabályozott nagyfeszültségű egyenirányítók, amelyekből az átalakító alállomás áramköre össze van szerelve.
2. Szabályozott nagyfeszültségű inverterek, amelyekből az átalakító alállomás áramköre is össze van szerelve.
Az inverter alállomás felépítése alapvetően nem tér el az egyenirányító alállomás sémájától, mivel az egyenirányítók megfordíthatók. Az egyetlen különbség az, hogy az inverter alállomásra kiegyenlítő eszközöket, kondenzátorokat vagy szinkron kompenzátorokat kell telepíteni, hogy az invertereket meddő teljesítménnyel lássák el, ami az átvitt aktív teljesítmény körülbelül 50 ... 60%-a.
A bipoláris átvitelben a két átalakító állomás felezőpontja földelve van, a pólusok pedig le vannak választva.
Az UP pólusfeszültség egyenlő a pólus-föld feszültséggel. Például a Volgograd-Donbass erőátvitelben az oszlop feszültsége a földre +400 kV, a második pólus feszültsége 400 kV. A pólusok közötti Ud feszültség 800 kV. Az átvitel két független féláramkörre osztható. Normál üzemmódban, egyenlő pontokkal a féláramkörökben, a földön áthaladó áram közel nulla. Mindkét átviteli félkör önállóan működhet, és az egyik pólus meghibásodása esetén a teljesítmény fele a másik póluson keresztül a földön keresztüli visszavezetéssel továbbítható.
Egypólusú vagy egy féláramköri hiba esetén a második féláramkör egypólusú áramkörön működhet.
Rizs. 2. Egyenáramú átviteli séma vészhelyzetben
Az egypólusú átvitelnél az egyik pólus földelve van, és egy vezeték van a földtől szigetelve. A második vezeték vagy földelve van a sebességváltó mindkét oldalán, vagy hiányzik.Egy ilyen földelt második vezetéket olyan esetekben használnak, amikor a földben lévő áram használata elfogadhatatlan (például nagyvárosokba való belépéskor). Az unipoláris átviteli áramkör általában egy vezetékből és földelésből állhat, a bipoláris pedig két vezetékből. A földön keresztüli egyenáram hosszú távú átvitelének tapasztalata 1200 A-ig.
Az unipoláris áramkörök kis teljesítmények 100…200 MW-ig történő átvitelére szolgálnak rövid távolságokon. Javasoljuk, hogy bipoláris áramkörök segítségével nagy teljesítményeket továbbítsanak nagy távolságokra.
Az átalakító alállomások a bonyolult és költséges berendezések miatt jelentősen megnövelik az egyenáramú átvitel költségeit, ugyanakkor maga az egyenáramú vezeték olcsóbb, mint az AC, a kevesebb vezeték, szigetelő, szerelvény és könnyebb támaszok miatt.
Az állandó vezeték energiaátadó képességét a vezeték végein lévő érték és feszültségkülönbség határozza meg, korlátozza a vezetékek és végberendezések aktív ellenállásai, valamint az átalakító alállomások teljesítménye.
Az egyenáramú vezeték teherbírása sokkal nagyobb, mint az AC vezetéké.
A Volgograd-Donbass vonal bipoláris átvitelének teljes teljesítménye Ud = 800 kV feszültséggel 720 MW. A világ legnagyobb Ekibastuz — Center vezetékét UP = ± 750 kV, Ud = 1500 kV pólusok közötti feszültséggel és 2500 km hosszúsággal helyezték üzembe. A teljesítmény 6000 MW-ra növelhető.
Az egyenáramú vezetékek fő alkalmazási területe a nagy teljesítmény átvitele nagy távolságokon. E vonalak speciális tulajdonságai azonban lehetővé teszik, hogy más esetekben is sikeresen alkalmazzák őket.Például az egyenáramú vezetékek akkor hatékonyak, ha tengerszorosokon kell átkelni, valamint aszinkron rendszereket vagy különböző frekvencián működő rendszereket kell összekötni (ún. DC kapcsolatok).
A nagy- és ultranagy feszültségű egyenáramú vezetékek mellett a kis- és középfeszültségű egyenáramú vezetékeket is használják katonai ügyekben.
A következő feszültségek gyakoriak: alacsony feszültség - 6, 12, 24, 36,48, 60 volt, középfeszültség - 110, 220, 400 volt.
Minden feszültség esetén az egyenáramú vezetékeknek a következő előnyei vannak:
1. Nem igényelnek stabilitási számítást.
2. Az ilyen vezetékekben egyenletesebb a feszültség, mivel állandósult állapotban nem termelnek meddőteljesítményt.
3. Az egyenáramú vezetékek felépítése egyszerűbb, mint a váltakozóké: kevesebb a szigetelősor, kevesebb a fémfogyasztás.
4. Az energiaáramlás iránya megfordítható (megfordítható vonalak).
Hátrányok:
1. Komplex végállomások építésének szükségessége nagyszámú feszültségátalakítóval és segédberendezéssel. Ismeretes, hogy az egyenirányítók és inverterek jelentősen torzítják a feszültség hullámformáját az AC oldalon. Ezért erős simítóeszközöket kell telepíteni, ami jelentősen csökkenti a megbízhatóságot.
2. Az egyenáramú vezetékről történő teljesítmény kiválasztása továbbra is nehéz.
3. Egyenáramú vezetékeknél bekapcsolás előtt szükséges, hogy a polaritás és a feszültség mindkét végén megközelítőleg azonos legyen.
Ebből arra következtethetünk, hogy a k0 magas költsége miatt (ábra).3), az egyenáramú vezetékek építése (2. görbe) csak nagy, körülbelül 1000 ... 1200 km távolságon (m pont) válik gazdaságosan megvalósíthatóvá.
Rizs. 3. A k tőkeköltségek függése az l vezeték hosszától váltakozó áram esetén — 1 és egyenáram esetén — 2
I. I. Mesteryakov