Gelijkstroom elektrische draden
De voordelen van gelijkstroomtransmissielijnen zijn als volgt:
1. De limiet van het uitgezonden vermogen langs de lijn is niet afhankelijk van de lengte en is veel groter dan die van wisselstroomlijnen;
2. Het concept van een statische stabiliteitslimietkarakteristiek van bovengrondse AC-transmissielijnen wordt geëlimineerd;
3. Elektrische systemen die zijn aangesloten op bovengrondse transmissielijnen met gelijkstroom kunnen asynchroon of met verschillende frequenties werken;
4. Er zijn slechts twee draden nodig in plaats van drie, of zelfs één als u aarde als tweede gebruikt.
In afb. 1. gepresenteerd bipolair DC-transmissiecircuit ("Twee polen - aarde").
In deze figuur, UD en UZ, convertor (gelijkrichter en inverter) onderstations; L - reactor of filter om de invloed van hoge harmonischen, spanningsrimpels en noodstromen te verminderen; rl is de lijnweerstand; G, T — generatoren en transformatoren.
De opwekking en het verbruik van elektriciteit vindt plaats op wisselstroom.
Afb. 1. DC-transmissiecircuit in noodmodus
De belangrijkste elementen van de vaste lijn:
1.Gecontroleerde hoogspanningsgelijkrichters waaruit het convertoronderstationcircuit is samengesteld.
2. Aangestuurde hoogspanningsomvormers waaruit ook het circuit van het convertoronderstation wordt samengesteld.
Het schema van het inverter-substation verschilt niet fundamenteel van het schema van het gelijkrichter-substation, aangezien de gelijkrichters omkeerbaar zijn. Het enige verschil is dat compenserende apparaten, condensatoren of synchrone compensatoren moeten worden geïnstalleerd op het omvormeronderstation om de omvormers te voorzien van reactief vermogen, dat ongeveer 50 ... 60% is van het verzonden actieve vermogen.
De middelpunten van de twee convertorstations in bipolaire transmissie zijn geaard en de polen zijn geïsoleerd.
De poolspanning UP is gelijk aan de pool-naar-aarde spanning. In de krachtoverbrenging Volgograd-Donbass is de spanning van de paal naar de grond bijvoorbeeld +400 kV en de spanning van de tweede pool 400 kV. Spanning Ud tussen de polen 800 kV. De transmissie kan worden verdeeld in twee onafhankelijke halfcircuits. In de normale modus, met gelijke punten in halve circuits, is de stroom door de grond bijna nul. Beide transmissie-halfcircuits kunnen autonoom werken en bij uitval van één pool kan de helft van het vermogen via de andere pool worden overgedragen met een retour via de grond.
In het geval van een enkelpolige of enkelvoudige halfkringstoring kan de tweede halfkring op een enkelpolige kring werken.
Rijst. 2. Gelijkstroomtransmissieschema in noodmodus
Bij enkelpolige transmissie is één pool geaard en is er één draad geïsoleerd van aarde. De tweede draad is aan beide zijden van de transmissie geaard of ontbreekt.Zo'n geaarde tweede draad wordt gebruikt in gevallen waarin het gebruik van stroom in de grond onaanvaardbaar is (bijvoorbeeld bij het betreden van grote steden). In de regel kan een unipolair transmissiecircuit uit één draad en aarde bestaan, en een bipolair transmissiecircuit uit twee draden. De ervaring van langdurige transmissie van gelijkstroom door de grond tot 1200 A.
Unipolaire circuits worden gebruikt om kleine vermogens tot 100 … 200 MW over korte afstanden over te dragen. Het wordt aanbevolen om grote vermogens over lange afstanden te verzenden met behulp van bipolaire circuits.
Converter-substations verhogen vanwege de complexe en dure apparatuur de kosten van DC-transmissie aanzienlijk.Tegelijkertijd is de DC-lijn zelf goedkoper dan AC, vanwege minder draden, isolatoren, fittingen en lichtere steunen.
De energieoverdrachtscapaciteit van de permanente lijn wordt bepaald door het waarde- en spanningsverschil aan de uiteinden van de lijn, het wordt beperkt door de actieve weerstanden van de lijnen en eindapparaten, evenals door het vermogen van de converterende onderstations.
Het draagvermogen van de DC-lijn is veel hoger dan dat van de AC-lijn.
Het totale vermogen van de bipolaire transmissie van de lijn Volgograd-Donbass met spanning Ud = 800 kV is 720 MW. 'S Werelds grootste lijn Ekibastuz — Center werd in gebruik genomen met UP = ± 750 kV, spanning tussen polen Ud = 1500 kV en lengte 2500 km. Het vermogen kan worden verhoogd tot 6000 MW.
Het belangrijkste toepassingsgebied van gelijkstroomlijnen is de overdracht van grote vermogens over lange afstanden. Door de speciale eigenschappen van deze lijnen kunnen ze echter ook in andere gevallen met succes worden gebruikt.Gelijkstroomlijnen zijn bijvoorbeeld effectief wanneer het nodig is om zeestraten over te steken, maar ook om asynchrone systemen of systemen die op verschillende frequenties werken te verbinden (zogenaamde DC-verbindingen).
Naast hoog- en ultrahoogspanningsgelijkstroomlijnen worden ook laag- en middenspanningsgelijkstroomlijnen gebruikt in militaire aangelegenheden.
De volgende spanningen komen vaak voor: laagspanning - 6, 12, 24, 36,48, 60 volt, middenspanning - 110, 220, 400 volt.
Voor alle spanningen hebben gelijkstroomlijnen de volgende voordelen:
1. Ze vereisen geen stabiliteitsberekening.
2. De spanning in dergelijke lijnen is uniformer, omdat ze in stabiele toestand geen reactief vermogen genereren.
3. Constructies van gelijkstroomlijnen zijn eenvoudiger dan wissellijnen: minder strengen isolatoren, minder verbruik van metaal.
4. De stroomrichting kan worden omgekeerd (omkeerbare lijnen).
Nadelen:
1. De noodzaak om complexe eindstations te bouwen met een groot aantal spanningsomvormers en hulpapparatuur. Van gelijkrichters en omvormers is bekend dat ze de spanningsgolfvorm aan de AC-zijde aanzienlijk vervormen. Daarom is het noodzakelijk om krachtige afvlakkingsapparaten te installeren, wat de betrouwbaarheid aanzienlijk vermindert.
2. Vermogensselectie uit de DC-lijn is nog steeds moeilijk.
3. In gelijkstroomlijnen is het vereist dat de polariteit en spanning aan beide uiteinden ongeveer hetzelfde zijn voordat ze worden ingeschakeld.
Het is dus mogelijk om te concluderen dat vanwege de hoge kosten van k0 (fig.3), wordt de aanleg van hoogspanningslijnen met gelijkstroom (curve 2) economisch alleen haalbaar op grote afstanden gelijk aan ongeveer 1000 ... 1200 km (punt m).
Rijst. 3. De afhankelijkheid van kapitaalkosten k van de lengte van de lijn l voor wisselstroom - 1 en voor gelijkstroom - 2
I. I Meshteryakov