התקדמות טכנית בהולכת חשמל, קווי חשמל עילית וכבלים מודרניים

ליצירת קווי מתח, הטכנולוגיה היעילה ביותר כיום היא העברת חשמל בקווים עיליים עם זרם ישר במתח גבוה במיוחד, העברת חשמל בקווים תת קרקעיים מבודדי גז, ובעתיד - יצירת כבל קריוגני. קווים והעברת אנרגיה בתדרים גבוהים במיוחד על ידי מובילי גל.

קווי DC

היתרון העיקרי שלהם הוא אפשרות לפעולה מקבילה אסינכרונית של מערכות חשמל, תפוקה גבוהה יחסית, הפחתה בעלות הקווים בפועל לעומת קו תמסורת AC תלת פאזי (שני חוטים במקום שלושה והפחתה מקבילה בגודל של התומכים).

ניתן לשקול שפיתוח המוני של קווי תמסורת זרם ישר במתח של ± 750 ועוד ± 1250 קילו וולט ייצור תנאים להעברת כמויות גדולות של חשמל למרחקים ארוכים במיוחד.

נכון לעכשיו, רוב מעצמות העל וקווי ההולכה העל-עירוניים החדשים בנויים על זרם ישר.בעל השיא האמיתי בטכנולוגיה זו במאה ה-21 - סין.

מידע בסיסי על פעולת קווי זרם ישר במתח גבוה ורשימת הקווים החשובים מסוג זה בעולם כרגע: קווי זרם ישר במתח גבוה (HVDC), פרויקטים שהושלמו, יתרונות זרם ישר

קווי תת קרקעיים (כבלים) מבודדי גז

בקו כבלים, בשל הסידור הרציונלי של המוליכים, ניתן להפחית משמעותית את התנגדות הגל ובאמצעות בידוד גז בלחץ מוגבר (מבוסס על «SF6») להשיג שיפועים מותרים מאוד של השדה החשמלי. כוח. כתוצאה מכך, בגדלים מתונים, תהיה קיבולת די גדולה של קווי תת קרקעיים.

קווים אלו משמשים ככניסות עמוקות בערים גדולות, שכן הם אינם מצריכים ניכור של השטח ואינם מפריעים לפיתוח עירוני.

פרטי כבל חשמל: תכנון ויישום של כבלי מתח גבוה מלאי נפט וגז

קווי מתח מוליכי-על

קירור עמוק של חומרים מוליכים יכול להגדיל באופן דרמטי את צפיפות הזרם, מה שאומר שהוא פותח אפשרויות חדשות נהדרות להגדלת קיבולת ההולכה.

לפיכך, השימוש בקווים קריוגניים, שבהם ההתנגדות הפעילה של המוליכים שווה לאפס או כמעט שווה לאפס, ומערכות מגנטיות מוליכות-על יכולות להוביל לשינויים קיצוניים בתכניות ההולכה והחלוקה המסורתיות של חשמל. כושר הנשיאה של קווים כאלה יכול להגיע ל-5-6 מיליון קילוואט.

לפרטים נוספים ראה כאן: יישום של מוליכות-על במדע וטכנולוגיה

דרך מעניינת נוספת להשתמש בטכנולוגיות קריוגניות בחשמל: מערכות אחסון אנרגיה מגנטית מוליכות-על (SMES)

שידור בתדר גבוה במיוחד דרך מובילי גל

בתדרים גבוהים במיוחד ובתנאים מסוימים להטמעת מוליך גל (צינור מתכת) ניתן להגיע להנחתה נמוכה יחסית, כלומר ניתן לשדר גלים אלקטרומגנטיים רבי עוצמה למרחקים ארוכים, מטבע הדברים, גם קצוות המשדר וגם הקולטים של הקו חייב להיות מצויד בממירי זרם מתדר תעשייתי ועד אולטרה גבוה ולהיפך.

ההערכה החזויה של האינדיקטורים הטכניים והעלות של מוליכי גל בתדר גבוה מאפשרת לנו לקוות להיתכנות השימוש בהם בעתיד הנראה לעין עבור נתיבי אנרגיה בעלי הספק גבוה (עד 10 מיליון קילוואט) באורך של עד 1000 ק"מ.

כיוון חשוב של התקדמות טכנית בהעברת אנרגיה חשמלית הוא, מעל לכל, שיפור נוסף של שיטות שידור מסורתיות עם זרם תלת פאזי לסירוגין.

אחת הדרכים הניתנות ליישום בקלות להגדלת יכולת ההולכה של קו ההולכה היא להגדיל עוד יותר את מידת הפיצוי של הפרמטרים שלו, כלומר: הפרדה עמוקה יותר של המוליכים לפי פאזה, צימוד אורכי של קיבול והשראות רוחבית.

עם זאת, יש כאן מספר מגבלות טכניות, כך שזו נותרה השיטה הרציונלית ביותר הגדלת המתח הנומינלי של קו ההולכה... המגבלה כאן, בהתאם לתנאי עוצמת הבידוד של האוויר, מוכרת כמתח של כ-1200 קילוואט.

בהתקדמות הטכנית בהולכת חשמל, תוכניות מיוחדות ליישום קווי תמסורת AC יכולות למלא תפקיד חשוב. ביניהם יש לציין את הדברים הבאים.

קווים מותאמים

המהות של תכנית כזו מצטמצמת להכללה של תגובה רוחבית ואורכית על מנת להביא את הפרמטרים שלה לחצי גל. קווים אלה יכולים להיות מתוכננים להעברת הספק של 2.5 - 3.5 מיליון קילוואט מעבר למרחק של 3000 ק"מ. החיסרון העיקרי הוא הקושי לבצע בחירות ביניים.

קווים פתוחים

הגנרטור והצרכן מחוברים לחוטים שונים במרחק מסוים זה מזה. הקיבול בין המוליכים מפצה על ההתנגדות האינדוקטיבית שלהם. מטרה - העברת חשמל למרחקים ארוכים. החיסרון זהה לזה של קווים מכוונים.

קו פתוח למחצה

אחד הכיוונים המעניינים בתחום שיפור קו תמסורת AC הוא התאמת פרמטרים של קו תמסורת בהתאם לשינוי במצב הפעולה שלו. אם קו פתוח מצויד בכוונון עצמי עם מקור כוח תגובתי המתכוונן במהירות, אז מתקבל קו פתוח למחצה.

היתרון של קו כזה הוא שבכל עומס הוא יכול להיות במצב אופטימלי.

קווי מתח במצב ויסות מתח עמוק

עבור קווי תמסורת AC הפועלים על פרופיל עומס לא אחיד בחדות, ניתן להמליץ ​​על ויסות מתח עמוק בו זמנית בקצוות הקו בתגובה לשינויי עומס. במקרה זה, ניתן לבחור את הפרמטרים של קו החשמל שלא בהתאם לערך ההספק המרבי, מה שיאפשר להפחית את עלות העברת האנרגיה.

יצוין כי התוכניות המיוחדות שתוארו לעיל ליישום קווי מתח מתח חילופין עדיין נמצאות בשלבים שונים של מחקר מדעי ועדיין דורשות חידוד משמעותי, עיצוב ופיתוח תעשייתי.

אלו הם הכיוונים העיקריים של התקדמות טכנית בתחום העברת האנרגיה החשמלית.