Dây dẫn điện một chiều

Ưu điểm của đường dây tải điện một chiều như sau:

1. Giới hạn công suất truyền tải dọc đường dây không phụ thuộc vào chiều dài và lớn hơn nhiều so với đường dây điện xoay chiều;

2. Loại bỏ khái niệm về đặc tính giới hạn ổn định tĩnh của đường dây tải điện xoay chiều trên không;

3. Hệ thống điện nối đường dây tải điện một chiều trên không có thể vận hành không đồng bộ hoặc khác tần số;

4. Chỉ cần hai dây thay vì ba hoặc thậm chí một dây nếu bạn sử dụng nối đất làm dây thứ hai.

Trong bộ lễ phục. 1. trình bày mạch truyền tải DC lưỡng cực ("Hai cực - nối đất").

Trong hình này, UD và UZ, các trạm biến áp (chỉnh lưu và biến tần); L — cuộn kháng hoặc bộ lọc để giảm ảnh hưởng của sóng hài bậc cao, gợn sóng điện áp và dòng điện khẩn cấp; rl là điện trở đường dây; G, T — máy phát điện và máy biến áp.

Việc sản xuất và tiêu thụ điện năng được thực hiện trên dòng điện xoay chiều.

Quả sung. 1. Mạch truyền tải DC ở chế độ khẩn cấp

Các yếu tố chính của dòng vĩnh viễn:

1.Bộ chỉnh lưu điện áp cao có điều khiển từ đó lắp ráp mạch trạm biến áp.

2. Biến tần điện áp cao được điều khiển từ đó mạch của trạm biến áp cũng được lắp ráp.

Sơ đồ của trạm biến áp biến tần về cơ bản không khác với sơ đồ của trạm biến áp chỉnh lưu, vì các bộ chỉnh lưu có thể đảo ngược. Điểm khác biệt duy nhất là các thiết bị bù, tụ bù hoặc bù đồng bộ phải được lắp đặt tại trạm biến áp nghịch lưu để cung cấp công suất phản kháng cho biến tần, chiếm khoảng 50 ... 60% công suất tác dụng truyền đi.

Điểm giữa của hai trạm chuyển đổi trong truyền dẫn lưỡng cực được nối đất và các cực được cách ly.

Điện áp cực UP bằng điện áp cực với đất. Ví dụ, trong đường truyền tải điện Volgograd-Donbass, điện áp của cực đối đất là +400 kV và điện áp của cực thứ hai là 400 kV. Điện áp Ud giữa các cực 800 kV. Việc truyền tải có thể được chia thành hai nửa mạch độc lập. Ở chế độ bình thường, với các điểm bằng nhau trong nửa mạch, dòng điện qua đất gần bằng không. Cả hai nửa mạch truyền tải có thể hoạt động độc lập và trong trường hợp một cực bị hỏng, một nửa công suất có thể được truyền qua cực kia với điện trở lại qua đất.

Trong trường hợp xảy ra lỗi một cực hoặc một nửa mạch, nửa mạch thứ hai có thể hoạt động trên mạch một cực.

Cơm. 2. Sơ đồ truyền tải điện một chiều ở chế độ khẩn cấp

Trong truyền dẫn một cực, một cực được nối đất và có một dây cách điện với đất. Dây thứ hai được nối đất ở cả hai phía của đường truyền hoặc bị thiếu.Dây thứ hai được nối đất như vậy được sử dụng trong trường hợp việc sử dụng dòng điện trên mặt đất là không thể chấp nhận được (ví dụ: khi vào các thành phố lớn). Theo quy định, mạch truyền dẫn đơn cực có thể bao gồm một dây và nối đất, và mạch lưỡng cực có thể bao gồm hai dây. Kinh nghiệm lâu dài về truyền dòng điện một chiều qua mặt đất lên tới 1200 A.

Mạch đơn cực được sử dụng để truyền công suất nhỏ lên tới 100 … 200 MW trong khoảng cách ngắn. Nên truyền công suất lớn trên khoảng cách xa bằng cách sử dụng mạch lưỡng cực.

Các trạm biến áp, do thiết bị phức tạp và đắt tiền, làm tăng đáng kể chi phí truyền tải DC, đồng thời, bản thân đường dây DC rẻ hơn AC do ít dây, chất cách điện, phụ kiện và giá đỡ nhẹ hơn.

Khả năng truyền năng lượng của đường dây cố định được xác định bởi giá trị và chênh lệch điện áp ở hai đầu đường dây, nó bị giới hạn bởi điện trở hoạt động của đường dây và thiết bị đầu cuối, cũng như công suất của các trạm biến áp chuyển đổi.

Khả năng tải của dòng DC cao hơn nhiều so với dòng AC.

Tổng công suất truyền tải lưỡng cực của đường dây Volgograd-Donbass với điện áp Ud = 800 kV là 720 MW. Đường dây lớn nhất thế giới Ekibastuz—Center đã được đưa vào vận hành với điện áp UP = ± 750 kV, điện áp giữa các cực Ud = 1500 kV và chiều dài 2500 km. Công suất điện có thể tăng lên 6000 MW.

Lĩnh vực ứng dụng chính của dòng điện một chiều là truyền tải công suất lớn trên một khoảng cách dài. Tuy nhiên, các thuộc tính đặc biệt của các dòng này cũng cho phép chúng được sử dụng thành công trong các trường hợp khác.Ví dụ, các dòng điện một chiều có hiệu quả khi cần đi qua các eo biển, cũng như để kết nối các hệ thống không đồng bộ hoặc hệ thống hoạt động ở các tần số khác nhau (cái gọi là kết nối DC).

Cùng với các đường dây điện một chiều cao áp và cực cao, các đường dây điện một chiều điện áp thấp và trung bình cũng được sử dụng trong các vấn đề quân sự.

Các điện áp sau là phổ biến: điện áp thấp — 6, 12, 24, 36,48, 60 vôn, trung thế — 110, 220, 400 vôn.

Đối với tất cả các điện áp, dòng DC có những ưu điểm sau:

1. Họ không yêu cầu tính toán ổn định.

2. Điện áp trong các đường dây như vậy đồng đều hơn, vì ở trạng thái ổn định, chúng không tạo ra công suất phản kháng.

3. Cấu tạo của đường dây điện một chiều đơn giản hơn so với điện xoay chiều: ít dây cách điện hơn, ít tiêu hao kim loại hơn.

4. Hướng của dòng điện có thể đảo ngược (dòng đảo chiều).

Nhược điểm:

1. Nhu cầu xây dựng các trạm biến áp đầu cuối phức tạp với số lượng lớn các bộ biến đổi điện áp và thiết bị phụ trợ. Bộ chỉnh lưu và bộ biến tần được biết là làm biến dạng đáng kể dạng sóng điện áp ở phía AC. Do đó, cần phải cài đặt các thiết bị làm mịn mạnh mẽ, làm giảm đáng kể độ tin cậy.

2. Lựa chọn nguồn điện từ dòng DC vẫn còn khó khăn.

3. Trong các đường dây điện một chiều, cực tính và điện áp ở hai đầu phải xấp xỉ nhau trước khi bật.

Như vậy, có thể kết luận rằng do chi phí k0 cao (Hình.3), việc xây dựng các đường dây điện có dòng điện một chiều (đường cong 2) chỉ khả thi về mặt kinh tế ở khoảng cách lớn bằng khoảng 1000 ... 1200 km (điểm m).

Cơm. 3. Sự phụ thuộc của chi phí vốn k vào chiều dài của đường dây l đối với dòng điện xoay chiều — 1 và đối với dòng điện một chiều — 2

I. I. Meshteryakov