CC BY
22
УДК 621.31
Молоканов А.А. студент 4-го курса
Тамбовский Государственный Технический Университет
Россия, г. Тамбов ПРОБЛЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА БОЛЬШИЕ РАССТОЯНИЯ
Аннотация: важнейшей задачей, которую приходится постоянно решать энергетическому комплексу, является передача электроэнергии на расстоянии.
Ключевые слова: электроэнергетика, передача электроэнергии, потери электроэнергии.
Molokanov A.A.
4rd year student Tambov State Technical University
Russia, Tambov PROBLEM OF ELECTRIC POWER TRANSMISSION LONG DISTANCES
Annotation: the most important task that constantly has to be solved by the energy complex is the transmission of electricity at a distance.
Keywords: electric power industry, electric power transmission, electric power losses.
Обычно передача электроэнергии осуществляется между электростанцией и подстанцией в непосредственной близости от населенного пункта. Это отличается от распределения электроэнергии, которое связано с доставкой от подстанции до потребителей. Из-за большого количества потребляемой мощности передача обычно происходит при высоком напряжении (110 кВ или выше). Электричество обычно передается на большие расстояния по воздушным линиям электропередачи (например, на фото справа). Мощность передается под землей в густонаселенных районах (например, в крупных городах), но ее обычно избегают из-за высоких емкостных и резистивных потерь.
Передача переменного тока - это передача электроэнергии переменным током. Обычно линии передачи используют трехфазный переменный ток. В электрических железных дорогах в качестве тягового тока для тяги железной дороги иногда используется однофазный переменный ток.
Сегодня считается, что напряжения на уровне передачи составляют 110 кВ и выше. Более низкие напряжения, такие как 35 кВ и 10 кВ, обычно считаются субпередающими напряжениями, но иногда используются на длинных линиях с малыми нагрузками. Напряжения менее 10 кВ обычно используются для распределения. Напряжения выше 220 кВ считаются сверхвысокими и требуют другой конструкции по сравнению с
оборудованием, используемым при более низких напряжениях.
Система передачи энергии иногда упоминается в разговорной речи как «сетка». Однако по соображениям экономии сеть редко является сеткой (полностью подключенной сетью) в математическом смысле. Предусмотрены резервные пути и линии, чтобы можно было направлять электроэнергию от любой электростанции к любому центру нагрузки по различным маршрутам, исходя из экономичности пути передачи и стоимости электроэнергии. Передающие компании проводят большой анализ, чтобы определить максимально надежную пропускную способность каждой линии, которая из -за соображений стабильности системы может быть меньше физического предела линии. Дерегулирование электроэнергетических компаний во многих странах привело к возобновлению интереса к надежному экономическому проектированию сетей электропередачи.
Проблема потерь при передаче электроэнергии на большие расстояния не новая, но и в настоящее время не решена полностью и доставляет ряд неудобств:
- Электроэнергию нельзя передавать на большие расстояния из-за потерь. Примерно 20% выработанной энергии теряется при передаче.
- Энергию нельзя консервировать.
- Производят электроэнергию на электростанциях, которые находятся возле источников сырья.
- С увеличением расстояния, на которое необходимо передать электроэнергию увеличивается и ее стоимость.
1. Современные провода, которые должны удовлетворять следующим требованиям:
- максимально высокая электропроводность;
- максимально высокая механическая прочность;
- низкий вес; - устойчивость к высоким температурам;
- малые температурные удлинения;
- устойчивость к старению и ветровым воздействиям.
Условия выполнения вышеописанных требований являются взаимоисключающими, поскольку, например, наилучшая
электропроводность обеспечивается при наивысшей чистоте алюминия, однако при этом значительно снижается прочность. Поэтому для получения необходимой температурной устойчивости рассматривается применение дисперсионно-твердеющих материалов, циркониевых сплавов, композитных и других материалов, получением и внедрением волокон оксида алюминия.
Преимуществами данного решения являются:
- Надежность и качество новых проводов.
- Экономическая выгода.
По сравнению со строительством дополнительных ЛЭП и заменой проводов на большие поперечные сечения, данное решение действительно менее затратное.
2. Использование холодных проводов.
Потери электрической энергии в проводе зависят помимо напряжения еще и от материала провода. Сверхпроводящие материалы обладают почти нулевым сопротивлением, что теоретически позволяет передавать электрическую энергию без потерь на большие расстояния. Минусом использования данной технологии является: - необходимость постоянного охлаждения линии, что иногда приводит к тому, что стоимость системы охлаждения значительно превышает потери электрической энергии при использовании обычного не сверхпроводимого материала.
3. Беспроводная передача электроэнергии Идея заключается в синхронной работе генератора и приемника. При достижении резонанса возбуждаемое переменное магнитное поле излучателем в приемнике преобразуется в электрический ток.
К сожалению, современный уровень развития технологий не позволяет эффективно использовать сверхпроводящие материалы и технологию беспроводной передачи электрической энергии.
Представленные варианты решения проблемы передачи электроэнергии являются прогрессивным, свежим взглядом на старые проблемы, они не лишены минусов, но эти способы, безусловно, являются приоритетным вектором развития в электроэнергетике.
Использованные источники:
1. Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. М.: Энергоатомиздат. 1991.
2. Передача электроэнергии на расстояния. [Электронный ресурс] / - URL: http://bourabai.kz/toe/dist_problems.htm (дата обращения 30.09.18). © Д. Г. Алфимов, А. Е. Лысоконь, Е. Д. Дейкин, 2018
