Miks elektri edastamine vahemaa tagant toimub kõrgendatud pingega

Tänapäeval toimub elektrienergia kauguse ülekandmine alati kõrgendatud pingega, mida mõõdetakse kümnetes ja sadades kilovoltides. Kogu maailmas toodavad erinevat tüüpi elektrijaamad gigavatti elektrit. Seda elektrit jaotatakse linnades ja külades juhtmetega, mida näeme näiteks maanteedel ja raudteedel, kus need on alati fikseeritud pikkade isolaatoritega kõrgetele postidele. Aga miks on ülekanne alati kõrge pingega? Sellest räägime hiljem.

Kujutage ette, et peate elektrienergiat edastama vähemalt 1000-vatiste juhtmete kaudu 10 kilomeetri kaugusel vahelduvvoolu kujul minimaalsete võimsuskadudega, võimas kilovatine prožektor. Mida sa kavatsed teha? Ilmselgelt tuleb pinget ühel või teisel viisil muuta, vähendada või suurendada. kasutades trafot.

Oletame, et allikas (väike bensiinigeneraator) toodab pinget 220 volti, samas kui teie käsutuses on kahesooneline vaskkaabel, mille mõlema südamiku ristlõige on 35 ruutmeetrit. 10 kilomeetri jooksul annab selline kaabel aktiivse takistuse umbes 10 oomi.

1 kW koormuse takistus on umbes 50 oomi. Ja mis siis, kui edastatav pinge jääb 220 volti? See tähendab, et üks kuuendik pingest langeb (langeb) ülekandejuhtmele, mis on umbes 36 volti. Nii et umbes 130 W kadus teel - nad lihtsalt soojendasid saatejuhtmeid. Ja prožektoritel ei saa me 220 volti, vaid 183 volti. Edastamise efektiivsus osutus 87% ja see eirab endiselt saatejuhtmete induktiivtakistust.

Fakt on see, et ülekandejuhtmete aktiivsed kaod on alati võrdelised voolu ruuduga (vt Ohmi seadus). Seega, kui sama võimsuse ülekandmine toimub kõrgema pingega, ei ole juhtmete pingelangus nii kahjulik tegur.

Oletame nüüd teistsuguse olukorra. Meil on sama bensiinigeneraator, mis toodab 220 volti, sama 10 kilomeetrit 10 oomi aktiivtakistusega traati ja samad 1 kW prožektorid, aga selle peale on veel kaks kilovatist trafot, millest esimene võimendab 220 -22000 volti. Asub generaatori lähedal ja on sellega ühendatud madalpinge pooli kaudu ja kõrgepinge pooli kaudu - ühendatud ülekandejuhtmetega. Ja teine ​​trafo, 10 kilomeetri kaugusel, on 22000–220-voldine astmeline trafo, mille külge on ühendatud prožektor, ja kõrgepinge mähis toidetakse ülekandejuhtmete kaudu.

Niisiis, kui koormusvõimsus on 1000 vatti pingel 22 000 volti, on saatejuhtme vool (siin saate seda teha ilma reaktiivkomponenti arvestamata) ainult 45 mA, mis tähendab, et 36 volti ei lange see (nagu ilma trafodeta), aga ainult 0,45 volti! Kaod ei ole enam 130 W, vaid ainult 20 mW. Sellise ülekande efektiivsus kõrgendatud pinge korral on 99,99%. See on põhjus, miks ülevool on tõhusam.

Meie näites käsitletakse olukorda jämedalt ning kallite trafode kasutamine nii lihtsaks majapidamiseks oleks kindlasti sobimatu lahendus. Kuid riikide ja isegi piirkondade mastaabis, kui rääkida sadade kilomeetrite pikkusest vahemaast ja tohututest edastatavatest võimsustest, on elektri hind, mis võib kaduma minna, tuhat korda suurem kui trafode kogukulud. Seetõttu rakendatakse elektrit kaugemalt edastades alati kõrgendatud pinget, mida mõõdetakse sadades kilovoltides – et vähendada ülekande ajal võimsuskadusid.

Elektritarbimise pidev kasv, tootmisvõimsuste koondumine elektrijaamadesse, vabade alade vähenemine, keskkonnakaitsenõuete karmistumine, inflatsioon ja maa hinnatõus ning mitmed muud tegurid dikteerivad tõusu tugevalt. elektri ülekandeliinide ülekandevõimsuses.

Erinevate elektriliinide konstruktsioonid on üle vaadatud siin: Erineva pingega erinevate elektriliinide seade

Energiasüsteemide ühendamisega, elektrijaamade ja süsteemide kui terviku võimsuse suurenemisega kaasneb piki elektriliini edastatava energia kauguste ja voogude suurenemine.Ilma võimsate kõrgepingeliinideta on võimatu varustada energiat tänapäevastest suurtest elektrijaamadest.

Ühtne energiasüsteem võimaldab tagada reservvõimsuse ülekandmise nendesse piirkondadesse, kus selleks on vajadus, mis on seotud remonditööde või avariioludega, on võimalik üleliigset võimsust suunata läänest itta või vastupidi, rihmavahetuse tõttu õigel ajal.

Tänu kaugülekannetele sai võimalikuks ülielektrijaamade ehitamine ja nende energia täielik ärakasutamine.

Investeeringud 1 kW võimsuse edastamiseks etteantud vahemaa tagant 500 kV pingel on 3,5 korda väiksemad kui 220 kV pingel ja 30–40% väiksemad kui pingel 330–400 kV.

1 kW • h energia ülekandmise kulud 500 kV pingel on kaks korda väiksemad kui 220 kV pingel ja 33 — 40% väiksemad kui pingel 330 või 400 kV. 500 kV pinge tehnilised võimalused (looduslik võimsus, ülekandekaugus) on 2 — 2,5 korda suuremad kui 330 kV ja 1,5 korda suuremad kui 400 kV.

220 kV liin suudab edastada võimsust 200 — 250 MW kaugusel 200 — 250 km, 330 kV liin — 400 — 500 MW võimsust 500 km kaugusel, 400 kV liin — võimsust 600 km. — 700 MW kuni 900 km kaugusel. Pinge 500 kV tagab 750–1000 MW jõuülekande ühe ahela kaudu kuni 1000–1200 km kaugusel.