Передача энергии на большие расстояния

• значительно уменьшить радиусы поворота линий, что является весьма важным при прокладке кабелей в городских условиях;
• значительно (до 10 раз) снизить затраты на прокладку кабелей.

 

Кроме того, в случае реализации однопроводной  резонансной системы электропередачи  отсутствует межфазное короткое замыкание и обеспечивается высокий уровень электробезопасности.  

 

Рассматриваемая технология представляет большой экономический интерес  для нашей страны, учитывая обширность территории России и необходимость  передачи электроэнергии на большие  расстояния. По проведенным расчетам широкомасштабное внедрение предлагаемой технологии в России позволит сэкономить сотни миллиардов рублей, что является особенно важным в современных условиях.

 

В сочетании с технологиями, использующие возобновляемые источники энергии (солнечная энергетика, ветроэнергетика, микроГЭС), однопроводная резонансная система передачи электроэнергии может быть очень полезна и экономически выгодна для регионов России, обладающие необходимым потенциалом в области возобновляемой энергетики.  Резонансная однопроводная система передачи электрической энергии является  новой энергосберегающей и ресурсосберегающей технологией,  позволяющая значительно снизить экономические затраты  при решении задачи передачи электрической энергии на большие расстояния  по сравнению с  традиционной (трехфазной) системой электропередачи.

Современные способы  передачи электроэнергии на расстояние

и проблемы этого  способа

Основными энергетическими ресурсами страны в настоящее время служат природные запасы горючих ископаемых и гидравлические ресурсы. Вблизи этих источников энергии в большинстве случаев размещаются электрические станции. На них первичные виды энергии преобразуются в электрическую энергию,  вырабатываемую генераторами переменного тока при напряжениях 6-35 кВ.   

Изготовление  генераторов на более высокое  напряжение затруднительно и практически нецелесообразно. Но при таких напряжениях экономичная передача энергии возможна лишь близко расположенным потребителям. Для передачи электроэнергии на более значительные расстояния-порядка сотен километров-нужны более высокие напряжения-несколько сотен тысяч вольт.

При данной мощности, чем выше напряжение линии  электропередачи (ЛЭП), тем меньше должна быть сила тока, а вместе с ней уменьшается падение напряжения в линии и потери энергии на нагревание проводов, если считать постоянной величиной сопротивление линии.

Таким образом, повышение напряжения линии передачи дает возможность  при тех же относительных потерях  передавать энергию на более дальние  расстояния. По этой причинестремятся применять для линий передач  все более высокие напряжения.

Следует отметить, что с повышением напряжения непропорционально быстро возрастают затраты на изолирующие  устройства, в частности, на тяжелые  гирлянды изоляторов, нести которые  должны высокие опоры, увеличиваются  размеры и стоимость трансформаторных подстанций наконец, значительно возрастают ежегодные расходы на обслуживание и поддержание установок более высокого напряжения. Если увеличение напряжения экономически необоснованно, то вызванные этим повышением затраты могут оказаться существенно больше экономики, которую создает уменьшение потерь энергии на нагревание проводов. При проектировании электроснабжения рабочее напряжение выбирается, с одной стороны, в зависимости от стоимости соответствующего электротехнического оборудования, а с другой стороны, в зависимости от стоимости в данном районе электрической энергии.  Приближенно для линий передач средней длинны можно считать, экономически целесообразным напряжение 1 кВ на 1 км длинны линии, например для линии передачи длинной 200 км целесообразно применить рабочее напряжение200 кВ при выборе напряжения необходимо учесть и то, что оно должно, соответствовать шкале стандартных напряжений.

Генераторы, работающие на электрических  станциях, соединяются с линиями  передачи через повысительные трансформаторы, установленных на повысительной трансформаторной подстанции ТП. Длинными линиями электроэнергия передается в промышленные центры. Но линии передачи являются в системе питательными линиями ПЛ.: потребители энергии непосредственно к ним не подключаются, так как напряжение этих линий для потребителей слишком высоко. Затем затруднительно среди города устанавливать опоры линии передачи высокого напряжения. Напряжение желательно понизить настолько, чтобы иметь возможность применить относительно недорогие кабели, проложенные в земле (6-35 кВ). Поэтому напряжение передачи электроэнергии на районных трансформаторных подстанциях (ТП) понижается до 6-35 кв. эти подстанции построены на окраине больших городов или на территории больших заводов. От подстанции начинаются распределительные сети. Их напряжение (3-35 кВ) выбирают в зависимости от расстояния районной ТП до потребителя. Для снабжения групп потребителей относительно небольшой мощности часто служат распределительные пункты (РП), где энергия распределяется между отдельными потребителями, но не трансформируется. Потребительские трансформаторные подстанции находятся в непосредственной близости к потребителям. Их вторичное напряжение220/127; 380/220 и 660/380 В (при схеме распределения -звезда с нулевым проводом). Наибольшее распространение имеет, система 380/220 В. Во вторичную цепь потребителя ТП подключаются лампы электрического освещения(220 В), электродвигатели и т.п. На пути от генератора к приемнику  электрическая энергия преобразуется 3-4 раза. Последний вариант (4 раза) применяют в тех случаях, когда напряжение 6-10 кВ недостаточны для распределения энергии по относительно большой площади, а строить для небольших мощностей дорогие понизительные подстанции на 110-500 кВ экономически нецелесообразно. По этим соображениям приходится вводить промежуточное напряжения 35кВ. 

Первая проблема передачи электроэнергии на расстояние -

• Удлинение линии передач электроэнергии, что ведет к потере мощности вследствие нагревание проводников, к потере мощности вследствие излучения радиоволн, к потере мощности вследствие  того что каждый проводник обладает электрической емкостью и самоиндукцией и, вследствие этого при очень большой длине линии передач электроэнергии может стать экономически невыгодно.

Эту проблему можно было бы решить, повышая напряжение в линии передач, но с повышением напряжения возникает разряд между  проводами, приводящий к потере электроэнергии, следовательно, к потере мощности тока. 

Вторая проблема передачи электроэнергии на расстояние -

• Возникновения разряда между проводами при очень высоком напряжении, приводящего к потерям энергии,  к потере мощности тока. 

Вывод: В настоящее время решить эти проблемы можно лишь строя новые электростанции тем самым, увеличивая  мощность в линии передач, используя при этом природные ресурсы: газ, уголь, нефть.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Перед электриками всего мира в  полный рост вставала проблема передачи энергии на расстояние. Здесь уместно  напомнить, что с увеличением  длины проводов растет их сопротивление, а следовательно, увеличиваются и потери мощности на нагревание самой линии передачи. И к потребителю в конце линии приходит значительно меньшая мощность. Единственный способ уменьшить потери инженеры видели в увеличении толщины проводов. Но это упиралось в экономическую нецелесообразность таких линий.

 

Итак, на Мюнхенской электротехнической выставке в 1882 году Депре построил и демонстрировал первую в Европе силовую электропередачу Мисбах — Мюнхен, передававшую энергию на расстояние 57 километров по обыкновенной телеграфной проволоке. Это достижение произвело впечатление. Теперь можно было сказать, что электричество шло не только на смену громоздкой и неэкономичной паровой машине, оно давало возможность в будущем использовать огромные запасы низкосортного топлива, до того понапрасну пропадавшего вдалеке от промышленных центров. Скрытая энергия могла по проводам доставляться куда нужно. Мало того, электрические машины-генераторы вкупе с линиями передачи позволяли приступить к использованию энергии горных рек и водопадов.

Перспективы открывались головокружительные, если бы… Ах, это «если»! Как оно мешает всегда непрерывному движению прогресса в любой отрасли…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Веников В. А., Дальние электропередачи, М.— Л., 1960;
2. Совалов С. А., Режимы электропередач 400—500 кв. ЕЭС, М., 1967; Электрические системы, т. 3 — Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения, М., 1972.
3. Шаров Ю. И. Производство и передача энергии. - Новосибирск, 2010
4. Интернет-ресурс http://www.computer-museum.ru/. Электронные версии книг
5. М.Д.Аптекарь, С.К.Рамазанов, Г.Е.Фрегер, История инженерной деятельности; Учебное пособие, -К., 2003
6. Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи электрической энергии. – М. ГНУ, 2008.