Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты » Передача постоянного тока в электроэнергетике
Количество просмотров: 3936
Комментарии к статье: 7


Передача постоянного тока в электроэнергетике


Что такое HVDC

Развитие новых технологий и материалов (которые обладают все лучшими механическими и электрическими свойствами и более экологичны), технико-экономическое и социальное развитие стран (особенно Индии и Китая) и растущий спрос на электроэнергию, необходимость передачи энергии из более отдаленных и менее доступных населенных пунктов в мегаполисы в глобальном масштабе создают новые возможности для передачи постоянного тока.

Наибольшее распространение высоковольтных линий электропередачи постоянного тока (high-voltage direct current, HVDC) происходит в Китае, в котором процесс строительства энергосистемы сверхвысокого напряжения следует стратегии «сочетания переменного и постоянного тока».

Несколько новых проектов линий HVDC были реализованы за последние годы, а другие находятся в стадии строительства или только проектируются. В ближайшее время планируется построить несколько новых линий постоянного тока напряжением ±1100 кВ.

Линия электропередачи UHVDC ± 1100 кВ Синьцзян Чанцзи-Аньхой Гуцюань в Китае

Линия электропередачи UHVDC ± 1100 кВ Синьцзян Чанцзи-Аньхой Гуцюань в Китае (UHVDC - линия электропередачи постоянного тока сверхвысокого напряжения)

Для передачи электроэнергии на большие расстояния (свыше 500 км по воздушным линиям и более 50 км по подводным кабелям) более выгодна передача электроэнергии на постоянном токе.

В зависимости от напряжения и конструктивных характеристик потери энергии при передаче постоянного тока оцениваются в 3,5% на 1000 км, что значительно меньше по сравнению с передачей переменного тока.

Для линий электропередач постоянного тока требуется меньше проводников, потому что нет необходимости в трехфазной системе.

Системы постоянного тока могут использовать более тонкие провода, потому что в них отсутствует скин-эффект.

Эти факторы значительно снижают стоимость передачи электроэнергии.

Принцип прямой передачи заключается в преобразовании переменного тока в постоянный, передаче прямой энергии на большие расстояния и обратном преобразовании в переменный ток. Преобразование энергии осуществляется на преобразовательных станциях.

Перед передачей по воздушной или кабельной линии ток проходит через выпрямитель, а после передачи через инвертор на стороне потребителя, который преобразует постоянный ток в переменный.

В настоящее время и выпрямитель, и инвертор чаще всего представляют собой одну и ту же полупроводниковую преобразовательную систему, которая может работать в обоих режимах в зависимости от направления передаваемой энергии.

Устройство преобразовательных подстанций

Трансформатор преобразователя используется для увеличения напряжения до входного значения преобразователя.

12-импульсный преобразователь должен питаться от двух трехфазных вводов с разницей фаз 30 или 150°. Это снижает содержание низкогармонических составляющих напряжения, особенно 5-й и 7-й гармоник.

Преобразовательный трансформатор также выполняет функцию гальванической развязки систем постоянного и переменного тока, а также реактивного сопротивления в цепи переменного тока для ограничения токов короткого замыкания.

Трансформаторы должны быть специально разработаны для нужд HVDC с учетом повышенных нагрузок на изоляцию постоянным напряжением и прохождения высших гармонических составляющих тока.

Преобразовательная подстанция HVDC

Преобразовательная подстанция HVDC 

Сегодня можно выделить два основных типа преобразователей — старые LCC (преобразователи с линейной коммутацией) и современные VSC (преобразователи с источником напряжения) — в зависимости от типа используемых компонентов.

Однако обычно 12-импульсный преобразователь обычно состоит из двух 6-импульсных мостовых преобразователей, соединенных последовательно. 

LCC представляют собой полупроводниковые преобразователи, использующие в основном тиристоры. Такие элементы можно просто перевести в проводящее состояние, но для перехода в непроводящее состояние им требуется переполюсовка в сети переменного тока, к которой они подключены.

Эта технология также называется CSC (current source convertors), потому что преобразователи действуют как источники тока. Ток всегда течет по линии в одном направлении, а для изменения потока мощности используется изменение полярности напряжения в обоих оконечных трансформаторах. Эта технология занимает много места и поэтому подходит для наземных применений для передачи больших потоков мощности.

В технологии VSC используются транзисторы (IGBT). Эти полупроводниковые компоненты можно включать и выключать. Таким образом, преобразователи не зависят от коммутации с подключенной сетью переменного тока, и элементы могут переключаться с во много раз большей частотой, но это приводит к более высоким потерям.

Возможность управляемого отключения полупроводников дает возможность контролировать потребление реактивной энергии, а инвертор также способен подавать реактивную мощность в сеть переменного тока. Эта технология также известна под коммерческими названиями HVDC Light® от ABB и HVDC Plus® от Siemens.

Подстанции, использующие эту технологию, обеспечивают экономию до половины размера по сравнению со старой технологией LCC. Благодаря своей менее требовательной природе он подходит для строительства в открытом море.

Примеры линий HVDC

Вид с воздуха на преобразовательную подстанцию 8203;8203;UHVDC ±1100 кВ

Вид с воздуха на преобразовательную подстанцию ​​UHVDC ±1100 кВ

Номинальная пропускная способность проекта передачи постоянного тока UHVDC Changji-Guquan ± 1100 кВ составляет 12 миллионов киловатт. Этот проект также является первым в мире случаем, когда напряжение постоянного тока было увеличено до ± 1100 кВ, а общая длина линии составляет 3324 километра.

Развитие передач HVDC может привести к взаимосвязи нескольких энергосистем. Результатом будет балансировка диаграммы нагрузки (она выражает ход потребления, соответствующего производства электроэнергии за определенный контролируемый период, всегда должен обеспечиваться баланс между производством и потреблением электроэнергии).

Если бы, например, можно было реализовать международную электроэнергетическую систему, протянувшуюся от Японии до Великобритании, диаграммы потребления отдельных районов почти выровнялись бы из-за сдвига во времени. Однако политические изменения и различия в оборудовании западно- и восточноевропейских сетей пока не позволяют этого сделать.

В настоящее время линии постоянного тока HVDC постепенно соединяют восточноевропейские страны с электрическими сетями Европейского сообщества.

Одна из линий электропередачи постоянного тока

Одна из линий электропередачи постоянного тока 

В дальнейшем планируется построить несколько линий высокого напряжения постоянного тока для подачи электроэнергии в Европу от ветряных электростанций в Северном и Балтийском морях и от гидроэлектростанций в странах Северной Европы.

Также планируется межконтинентальное соединение Европа-Африка с множеством ветряных электростанций в странах Северной Европы и солнечными тепловыми электростанциями в Африке.

Недостатком этих межконтинентальных соединений является определенная зависимость стран от электроэнергии с другого континента, что влечет за собой проблему надежности передачи в случае возможных политических конфликтов или террористических атак. Пока работа над этими планами остановлена.

Дальнейшее развитие передач HVDC приводит к постоянному увеличению напряжения передачи и передаваемой мощности, к реализации передачи на большие расстояния. В не очень ближайшем будущем всемирное объединение электрических систем со значительным вкладом в передачу линий HVDC, безусловно, будет успешным.

Яков Кузнецов

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Война токов 2.0 - как постоянный ток побеждает переменный
  • Будущее за системами электроснабжения постоянного тока?
  • Почему в электроэнергетике выбран стандарт частоты 50 герц
  • Голые провода воздушных линий электропередачи
  • Инвертор или конвертер - в чем разница?
  • Какой ток опаснее, постоянный или переменный?
  • Сравнение двигателей постоянного и переменного тока
  • Как передается электроэнергия от электростанций к потребителям
  • Почему в разных странах различается напряжение и частота в электрической се ...
  • Интеллектуальные распределительные трансформаторные подстанции
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

      Комментарии:

    #1 написал: Elektrik | [цитировать]

    Постоянный ток заменяет переменный ток. Во- первых, солнечная технология производит постоянный ток, который преобразуется в переменный ток для питания от сети. Во-вторых, все больше и больше электронных устройств (телевизоры, смартфоны, светодиодные фонари и т. д.) требуют постоянного тока, который необходимо сначала преобразовать из сети переменного тока. Это тогда поднимает вопрос о том, имеет ли смысл «переменный ток». Потери энергии при эксплуатации огромны — большое количество электростанций могло бы быть отключено, если бы сети постоянного тока были введены в промышленность и бытовые хозяйства. Конечно, эта смена парадигмы не так проста.

      Комментарии:

    #2 написал: Даниил | [цитировать]

    Основная проблема, которую не мог решить Эдисон, заключалась в том, как увеличить напряжение передачи постоянного тока для передачи мощности на большие расстояния. С разработкой ртутных дуговых преобразователей стало проще преобразовывать мощность между переменным и постоянным током. Переменный ток теперь может быть преобразован в постоянный ток после того, как напряжение будет преобразовано трансформатором, а в конце линии передачи может быть преобразован обратно в переменный ток для уменьшения. Это стало передачей постоянного тока высокого напряжения технически осуществимо. Используя эту технологию, АББ построила первую в мире линию электропередачи высокого напряжения постоянного тока в конце 1950-х годов, но преобразовательное оборудование было очень большим и дорогим и требовало большого объема обслуживания. Меньшие по размеру и более экономичные усовершенствования силовой электроники привели к значительным улучшениям в технологии HVDC. Сегодня технология HVDC используется в качестве высокоэффективной альтернативы для передачи огромных объемов энергии и для подключения силовых сетей с различными частотами.

    Скин-эффект отсутствует в DC. Потери на корону также значительно ниже в случае постоянного тока. Линии HVDC имеют значительно меньшие потери по сравнению с HVAC на большие расстояния. Управляемость: из-за отсутствия индуктивности в постоянном токе линии постоянного тока высокого напряжения обеспечивают лучшую стабилизацию напряжения. HVDC также предлагает большую маневренность по сравнению с HVAC. Асинхронное подключение: сети электроснабжения стандартизированы до 50 Гц и 60 Гц в других странах в некоторых странах. Невозможно соединить две сетевые сети, работающие на разных частотах, с помощью соединения переменного тока. Это обеспечивает взаимосвязь HVDC. Помехи окружающим линиям связи: Помехи окружающим линиям связи меньше для воздушных линий постоянного тока высокого напряжения. Ток короткого замыкания: при более длинном распределении HVAC ток короткого замыкания в принимающей системе высок. Система HVDC не вносит вклад в ток короткого замыкания взаимосвязанной системы переменного тока.

      Комментарии:

    #3 написал: Роберт | [цитировать]

    Постоянный ток вновь обретает значение при передаче электрической энергии, поскольку эквивалентное сопротивление участка электрического проводника, по которому течет постоянный ток, меньше, чем если бы по нему протекал переменный ток, из-за увеличения удельного сопротивления из-за «скин-эффекта». Например, некоторые электрические соединения подводных лодок работают с постоянным током из-за больших потерь этого типа передачи под водой. Стоимость преобразования переменного тока в постоянный в начале линии и обратного преобразования постоянного тока в переменный в конце линии с использованием сложных силовых полупроводниковых устройств. Это может быть выгодно за счет экономии электрических потерь за счет транспортировки электроэнергии в виде постоянного тока. Электрическое соединение в постоянном токе HVDC (высоковольтный постоянный ток) соединяет Францию ​​​​и Англию под Ла-Маншем с 1986 года с мощностью передачи электроэнергии 2000 МВт.

      Комментарии:

    #4 написал: Сергей | [цитировать]

    Одним из важнейших условий дальнейшего развития передач постоянного тока, обеспечения их конкурентоспособности является совершенствование преобразовательной техники. При этом, разработка современных силовых полупроводниковых преобразователей на широкий диапазон токов и напряжений позволяет электротехнической промышленности ставить и решать ряд проблем не только в области передачи электроэнергии.

      Комментарии:

    #5 написал: Гость | [цитировать]

    В электроэнергетике постоянный ток используется для передачи электроэнергии на большие расстояния. Этот метод передачи имеет ряд преимуществ перед передачей переменного тока, таких как меньшие потери энергии и возможность использования более высоких напряжений. Однако передача постоянного тока также имеет свои недостатки, такие как необходимость преобразования постоянного тока в переменный для использования в промышленных и бытовых устройствах и более высокие начальные затраты на оборудование. Один из способов передачи постоянного тока - использование линий электропередачи на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). ВТСП-линии позволяют передавать большие мощности на дальние расстояния с минимальными потерями энергии. Другой способ передачи постоянного тока - использование HVDC (высоковольтная постоянного тока) систем. В этих системах электроэнергия передается по двум проводам, один из которых имеет положительный заряд, а другой - отрицательный. HVDC системы позволяют передавать электроэнергию на большие расстояния с высокой эффективностью и минимальными потерями.

      Комментарии:

    #6 написал: Сергей | [цитировать]

    Фото 1. Это 2-х цепная линия переменного тока UHV AC, а не UHVDC ± 1100 кВ

    Фото 3. В Китае действует один проект передачи постоянного тока UHVDC

    с напряжением ± 1100 кВ, это Changji - Guquan UHVDC ± 1100 кВ.

    Показанная на фото 3 преобразовательная подстанция не является ни одной из подстанций этого проекта, следовательно, на фото преобразовательная подстанция не на напряжение ±1100 кВ.

      Комментарии:

    #7 написал: Сергей | [цитировать]

    В добавление к предыдущему моему комменту:

    на фото 3  изображена преобразовательная подстанция Luquan ± 500kV  HVDC проекта
    Yunnan - Guizhou ± 500kV  HVDC power transmission project (провинция Юньнань, КНР)

    Добавление комментария
    Имя:*
    Комментарий:

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     


    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2023 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.