חוטי חשמל זרם ישר

היתרונות של קווי תמסורת זרם ישר הם כדלקמן:

1. מגבלת ההספק המועבר לאורך הקו אינה תלויה באורכו והיא גדולה בהרבה מזו של קווי זרם מתח חילופין;

2. התפיסה של מגבלת יציבות סטטית האופיינית לקווי תמסורת AC עיליים מתבטלת;

3. מערכות חשמל המחוברות לקווי תמסורת עיליים עם זרם ישר עשויות לפעול באופן אסינכרוני או בתדרים שונים;

4. נדרשים רק שני חוטים במקום שלושה, או אפילו אחד אם אתה משתמש באדמה בתור השני.

באיור. 1. הציג מעגל שידור DC דו-קוטבי ("שני קטבים - הארקה").

באיור זה, UD ו-UZ, תחנות משנה ממיר (מיישר ומהפך); L - כור או מסנן להפחתת ההשפעה של הרמוניות גבוהות, אדוות מתח וזרמי חירום; rl הוא התנגדות הקו; G, T - גנרטורים ושנאים.

ייצור וצריכת החשמל מתבצעים על זרם חילופין.

תאנה. 1. מעגל שידור DC במצב חירום

המרכיבים העיקריים של הקו הקבוע:

1.מיישרי מתח גבוה מבוקרים מהם מורכב מעגל תחנת המשנה של הממיר.

2. ממירי מתח גבוה מבוקרים מהם מורכב גם המעגל של תחנת המשנה לממיר.

התכנית של תחנת המשנה המהפך אינה שונה מהותית מהתכנית של תחנת המשנה המיישרת, מכיוון שהמיישרים הפיכים. ההבדל היחיד הוא שיש להתקין התקני פיצוי, קבלים או מפצים סינכרוניים בתחנת המשנה של המהפך כדי לספק לממירים הספק תגובתי, שהוא כ-50 ... 60% מההספק הפעיל המועבר.

נקודות האמצע של שתי תחנות הממיר בשידור דו-קוטבי מקורקעות והקטבים מבודדים.

מתח הקוטב UP שווה למתח הקוטב לאדמה. לדוגמה, בהעברת הכוח של וולגוגרד-דונבאס, המתח של הקוטב לקרקע הוא +400 קילו וולט, והמתח של הקוטב השני הוא 400 קילו וולט. מתח Ud בין קטבים 800 קילו וולט. ניתן לחלק את השידור לשני חצאי מעגלים עצמאיים. במצב רגיל, עם נקודות שוות בחצאי מעגלים, הזרם דרך האדמה קרוב לאפס. שני חצאי מעגלי ההילוכים יכולים לפעול באופן אוטונומי ובמקרה של כשל של עמוד אחד, ניתן להעביר מחצית מהכוח דרך הקוטב השני עם חזרה דרך הקרקע.

במקרה של תקלה חד קוטבית או חצי מעגל בודד, חצי המעגל השני יכול לפעול על מעגל חד קוטבי.

אורז. 2. ערכת שידור זרם ישר במצב חירום

בתמסורת חד-קוטבית, מוט אחד מוארק ויש חוט אחד מבודד מהאדמה. החוט השני מוארק משני צידי התמסורת או שחסר.חוט שני מוארק כזה משמש במקרים בהם השימוש בזרם באדמה אינו מקובל (לדוגמה, בעת כניסה לערים גדולות). ככלל, מעגל שידור חד-קוטבי יכול להיות מורכב מחוט אחד והארקה, ומעגל דו-קוטבי יכול להיות מורכב משני חוטים. החוויה של העברה ארוכת טווח של זרם ישר דרך האדמה עד 1200 A.

מעגלים חד-קוטביים משמשים להעברת הספקים קטנים של עד 100 ... 200 MW למרחקים קצרים. מומלץ לשדר הספקים גדולים למרחקים ארוכים באמצעות מעגלים דו-קוטביים.

תחנות ממירים, בשל הציוד המורכב והיקר, מייעלות משמעותית את עלות שידור ה-DC, יחד עם זאת, קו ה-DC עצמו זול יותר מ-AC, בשל פחות חוטים, מבודדים, אביזרים ותמיכות קלות יותר.

יכולת העברת האנרגיה של הקו הקבוע נקבעת על ידי הפרש הערך והמתח בקצוות הקו, היא מוגבלת על ידי ההתנגדויות האקטיביות של הקווים והתקני הקצה, וכן על ידי הספק של תחנות המשנה הממירות.

יכולת הנשיאה של קו DC גבוהה בהרבה מזו של קו AC.

ההספק הכולל של השידור הדו-קוטבי של קו וולגוגרד-דונבאס עם מתח Ud = 800 קילוואט הוא 720 מגוואט. הקו הגדול בעולם Ekibastuz — Center הופעל עם UP = ± 750 קילו וולט, מתח בין הקטבים Ud = 1500 קילו וולט ואורך 2500 ק"מ. ניתן להגדיל את קיבולת ההספק ל-6000 MW.

אזור היישום העיקרי של קווי זרם ישר הוא העברת כוח גדול למרחקים ארוכים. עם זאת, המאפיינים המיוחדים של קווים אלו מאפשרים שימוש מוצלח בהם גם במקרים אחרים.לדוגמה, קווי זרם ישר יעילים כאשר יש צורך לחצות מיצרי ים, וכן לחבר מערכות אסינכרוניות או מערכות הפועלות בתדרים שונים (מה שנקרא חיבורי DC).

יחד עם קווי זרם ישר במתח גבוה ואולטרה גבוה, משתמשים בקווי זרם ישר במתח נמוך ובינוני גם בענייני צבא.

המתחים הבאים שכיחים: מתח נמוך - 6, 12, 24, 36.48, 60 וולט, מתח בינוני - 110, 220, 400 וולט.

עבור כל המתחים, לקווי DC יש את היתרונות הבאים:

1. הם אינם דורשים חישוב יציבות.

2. המתח בקווים כאלה אחיד יותר, שכן במצב יציב הם אינם מייצרים כוח תגובתי.

3. קונסטרוקציות של קווי זרם ישר פשוטות יותר מאלו מתחלפות: פחות מחרוזות של מבודדים, פחות צריכה של מתכת.

4. ניתן להפוך את כיוון זרימת הכוח (קווים הפיכים).

חסרונות:

1. הצורך בבניית תחנות קצה מורכבות עם מספר רב של ממירי מתח וציוד עזר. מיישרים וממירים ידועים כמעוותים באופן משמעותי את צורת גל המתח בצד AC. לכן, יש צורך להתקין מכשירי החלקה רבי עוצמה, אשר מפחית משמעותית את האמינות.

2. בחירת הספק מקו ה-DC עדיין קשה.

3. בקווי זרם ישר, נדרש שהקוטביות והמתח בשני הקצוות יהיו זהים בערך לפני ההדלקה.

לפיכך, ניתן להסיק כי בשל העלויות הגבוהות של k0 (איור.3), בניית קווי חשמל עם זרם ישר (עקומה 2) הופכת לאפשרית כלכלית רק במרחקים גדולים השווים לכ-1000 ... 1200 ק"מ (נקודה מ').

אורז. 3. התלות של עלויות ההון k באורך הקו l לזרם חילופין - 1 ולזרם ישר - 2

I. I. Meshteryakov