Miért történik az elektromosság távolsági átvitele megnövelt feszültség mellett

Ma az elektromos energia távolsági átvitele mindig megnövelt feszültséggel történik, amelyet tíz és száz kilovoltban mérnek. Világszerte különféle típusú erőművek gigawatt villamos energiát termelnek. Ezt az áramot városokban és falvakban olyan vezetékekkel osztják el, amelyeket például autópályákon és vasutaknál láthatunk, ahol mindig magas oszlopokra vannak rögzítve, hosszú szigetelőkkel. De miért mindig magas az átvitel? Erről később beszélünk.

Képzelje el, hogy legalább 1000 wattos vezetékeken kell elektromos energiát továbbítania 10 kilométeres távolságon váltakozó áram formájában minimális teljesítményveszteséggel, erőteljes kilowattos reflektor. Mit fogsz tenni? Nyilvánvaló, hogy a feszültséget ilyen vagy olyan módon kell átalakítani, csökkenteni vagy növelni. transzformátor segítségével.

Tegyük fel, hogy egy forrás (egy kis benzingenerátor) 220 voltos feszültséget állít elő, míg az Ön rendelkezésére áll egy kéteres rézkábel, mindegyik mag keresztmetszete 35 négyzetmm. 10 kilométeren keresztül egy ilyen kábel körülbelül 10 ohm aktív ellenállást ad.

Az 1 kW-os terhelés ellenállása körülbelül 50 ohm. És mi van, ha az átvitt feszültség 220 volt marad? Ez azt jelenti, hogy a feszültség egyhatoda (leesik) az átviteli vezetéken, amely körülbelül 36 V lesz. Így körülbelül 130 W elveszett az út során – csak felmelegítették az adóvezetékeket. A reflektorokon pedig nem 220 voltot, hanem 183 voltot kapunk. Az átviteli hatásfok 87%-osnak bizonyult, és ez még mindig figyelmen kívül hagyja az adóvezetékek induktív ellenállását.

Az a tény, hogy az átviteli vezetékek aktív veszteségei mindig egyenesen arányosak az áram négyzetével (lásd Ohm törvénye). Ezért, ha ugyanazt a teljesítményt nagyobb feszültségen továbbítják, akkor a vezetékek feszültségesése nem lesz olyan káros tényező.

Tegyük fel most egy másik helyzetet. Ugyanaz a 220 voltos benzines generátorunk van, ugyanaz a 10 kilométernyi vezeték 10 ohmos aktív ellenállással és ugyanazok az 1 kW-os reflektoraink, de ezen felül még van két kilowattos transzformátor, amiből az első 220-22000-et erősít. volt. A generátor közelében található, és egy alacsony feszültségű tekercsen keresztül csatlakozik hozzá, és egy nagyfeszültségű tekercsen keresztül - az átviteli vezetékekhez csatlakozik. És a második transzformátor, 10 kilométer távolságra, egy 22000-220 voltos lecsökkentő transzformátor, az alacsony feszültségű tekercshez, amelyhez egy reflektor csatlakozik, és a nagyfeszültségű tekercset az átviteli vezetékek táplálják.

Tehát 1000 watt terhelési teljesítmény mellett 22000 voltos feszültség mellett az átviteli vezeték árama (itt megteheti a reaktív komponens figyelembevétele nélkül) csak 45 mA lesz, ami azt jelenti, hogy 36 volt nem esik ez (mint trafók nélkül), de csak 0,45 volt! A veszteség már nem 130 W lesz, hanem csak 20 mW. Az ilyen átvitel hatékonysága megnövelt feszültség mellett 99,99%. Ezért a túlfeszültség hatékonyabb.

Példánkban a helyzetet durván értelmezzük, és a drága transzformátorok használata ilyen egyszerű háztartási célokra biztosan nem lenne megfelelő megoldás. De országonként, sőt régiónként, ha több száz kilométeres távolságról és hatalmas átviteli teljesítményről van szó, az elveszthető áram költsége ezerszer magasabb, mint a transzformátorok összes költsége. Ez az oka annak, hogy az elektromos áram távolról történő átvitelekor mindig megnövelt, több száz kilovoltban mért feszültséget alkalmaznak – az átvitel során fellépő teljesítményveszteségek csökkentése érdekében.

A villamosenergia-fogyasztás folyamatos növekedése, a termelőkapacitások erőművi koncentrálódása, a szabad területek csökkenése, a környezetvédelmi követelmények szigorodása, az infláció és a földárak emelkedése, valamint számos egyéb tényező erőteljesen diktálja a növekedést. villamosenergia-távvezetékek átviteli kapacitásában.

Itt tekintheti át a különféle elektromos vezetékek terveit: Különböző feszültségű különböző tápvezetékek készüléke

Az energiarendszerek összekapcsolása, az erőművek és a rendszerek egészének kapacitásnövekedése együtt jár a távolságok és a villamos vezeték mentén továbbított energia áramlásának növekedésével.Erőteljes nagyfeszültségű vezetékek nélkül lehetetlen energiát szolgáltatni a modern nagy erőművekből.

Egységes energiarendszer lehetővé teszi a tartalék teljesítmény átadását azokra a területekre, ahol szükség van rá, javítási munkákkal vagy vészhelyzettel kapcsolatosan, lehetőség lesz a többlet teljesítmény átadása nyugatról keletre vagy fordítva, a szíjcsere miatt időben.

A nagy távolságú átviteleknek köszönhetően lehetővé vált szupererőművek építése és azok energiájának teljes kihasználása.

Az 1 kW teljesítmény adott távolságra történő átvitelére 500 kV-os feszültségen 3,5-szer kisebb a beruházás, mint 220 kV-os feszültségnél, és 30-40%-kal alacsonyabb, mint 330-400 kV-os feszültségnél.

1 kW • h energia átvitelének költségei 500 kV feszültségen kétszer alacsonyabbak, mint 220 kV feszültségnél, és 33-40%-kal alacsonyabbak, mint 330 vagy 400 kV feszültségnél. Az 500 kV-os feszültség műszaki képességei (természetes teljesítmény, átviteli távolság) 2-2,5-szer nagyobbak a 330 kV-nál és másfélszer nagyobbak 400 kV-nál.

Egy 220 kV-os vezeték 200 — 250 MW teljesítményt tud továbbítani 200 — 250 km távolságra, egy 330 kV-os vezeték — 400 — 500 MW teljesítményt 500 km távolságra, egy 400 kV-os vezeték — 600 km távolságra. — 700 MW 900 km távolságig. Az 500 kV-os feszültség egy áramkörön keresztül 750-1000 MW teljesítmény átvitelét biztosítja 1000-1200 km távolságban.