Tiến bộ kỹ thuật trong truyền tải điện, đường dây điện trên không và cáp hiện đại

Để tạo ra các đường dây điện, công nghệ hiệu quả nhất hiện nay là truyền tải điện bằng đường dây trên không với dòng điện một chiều ở điện áp cực cao, truyền tải điện bằng các đường dây cách điện bằng khí ngầm và trong tương lai - tạo ra cáp đông lạnh đường dây và truyền năng lượng ở tần số siêu cao bằng ống dẫn sóng.

dòng điện một chiều

Ưu điểm chính của chúng là khả năng vận hành song song không đồng bộ các hệ thống điện, thông lượng tương đối cao, giảm chi phí đường dây thực tế so với đường dây truyền tải AC ba pha (hai dây thay vì ba dây và giảm kích thước tương ứng của các giá đỡ).

Có thể coi việc phát triển hàng loạt các đường dây tải điện một chiều cấp điện áp ± 750 kV trở lên ± 1250 kV sẽ tạo điều kiện truyền tải lượng điện năng lớn trên khoảng cách cực xa.

Hiện nay, hầu hết các đường dây tải điện siêu cường và siêu đô thị mới đều được xây dựng bằng dòng điện một chiều.Người giữ kỷ lục thực sự về công nghệ này trong thế kỷ 21 là Trung Quốc.

Thông tin cơ bản về hoạt động của đường dây cao áp một chiều và danh sách các đường dây quan trọng nhất của loại này trên thế giới vào thời điểm hiện tại: Đường dây điện một chiều cao áp (HVDC), dự án đã hoàn thành, ưu điểm của dòng điện một chiều

Đường dây (cáp) ngầm cách điện bằng khí

Trong một đường dây cáp, do sự sắp xếp hợp lý của các dây dẫn, có thể giảm đáng kể điện trở của sóng và bằng cách sử dụng lớp cách điện bằng khí với áp suất tăng (dựa trên «SF6») để đạt được độ dốc điện trường cho phép rất cao sức mạnh. Như vậy, với quy mô vừa phải sẽ có công suất đường dây ngầm khá lớn.

Những đường này được sử dụng làm lối vào sâu trong các thành phố lớn, vì chúng không đòi hỏi sự xa lánh lãnh thổ và không can thiệp vào sự phát triển đô thị.

Chi tiết dây nguồn: Thiết kế và ứng dụng cáp điện cao thế chứa đầy dầu khí

Dòng điện siêu dẫn

Làm mát sâu các vật liệu dẫn điện có thể làm tăng đáng kể mật độ dòng điện, điều đó có nghĩa là nó mở ra những khả năng mới tuyệt vời để tăng khả năng truyền dẫn.

Do đó, việc sử dụng các đường dây đông lạnh, trong đó điện trở hoạt động của dây dẫn bằng hoặc gần như bằng 0 và các hệ thống từ tính siêu dẫn có thể dẫn đến những thay đổi căn bản trong sơ đồ truyền tải và phân phối điện truyền thống. Công suất mang của các đường dây như vậy có thể đạt tới 5-6 triệu kW.

Để biết thêm chi tiết xem tại đây: Ứng dụng của siêu dẫn trong khoa học và công nghệ

Một cách thú vị khác để sử dụng công nghệ đông lạnh trong điện: Hệ thống lưu trữ năng lượng từ tính siêu dẫn (SMES)

Truyền tần số cực cao qua ống dẫn sóng

Ở tần số siêu cao và một số điều kiện nhất định để thực hiện ống dẫn sóng (ống kim loại), có thể đạt được độ suy hao tương đối thấp, nghĩa là sóng điện từ mạnh có thể truyền đi một khoảng cách dài một cách tự nhiên, cả đầu phát và đầu thu của đường dây phải trang bị bộ biến dòng từ tần số công nghiệp sang siêu cao tần và ngược lại.

Đánh giá dự đoán về các chỉ số kỹ thuật và chi phí của ống dẫn sóng tần số cao cho phép chúng tôi hy vọng về tính khả thi của việc sử dụng chúng trong tương lai gần đối với các tuyến năng lượng công suất cao (lên tới 10 triệu kW) với chiều dài lên tới 1000 km.

Một hướng quan trọng của tiến bộ kỹ thuật trong việc truyền năng lượng điện, trên hết, là cải tiến hơn nữa các phương pháp truyền truyền thống với dòng điện ba pha xoay chiều.

Một trong những cách dễ thực hiện để tăng khả năng truyền tải của đường dây truyền tải là tăng thêm mức độ bù của các tham số của nó, cụ thể là: tách sâu hơn các dây dẫn theo pha, ghép dọc của điện dung và độ tự cảm ngang.

Tuy nhiên, có một số hạn chế kỹ thuật ở đây, vì vậy nó vẫn là phương pháp hợp lý nhất tăng điện áp danh định của đường dây tải điện… Giới hạn ở đây, theo các điều kiện về khả năng cách điện của không khí, được công nhận là điện áp khoảng 1200 kV.

Trong tiến bộ kỹ thuật về truyền tải điện, các phương án đặc biệt để thực hiện các đường dây tải điện xoay chiều có thể đóng một vai trò quan trọng. Trong số đó cần lưu ý những điều sau đây.

dòng điều chỉnh

Bản chất của một sơ đồ như vậy được giảm xuống để bao gồm các phản ứng ngang và dọc để đưa các tham số của nó về nửa sóng. Các đường dây này có thể được thiết kế để truyền tải công suất 2,5 - 3,5 triệu kW trên khoảng cách 3000 km. Nhược điểm chính là khó thực hiện các lựa chọn trung gian.

mở dòng

Máy phát điện và người tiêu dùng được kết nối với các dây khác nhau ở một khoảng cách nào đó với nhau. Điện dung giữa các dây dẫn bù cho điện trở cảm ứng của chúng. Mục đích - truyền tải điện trên một khoảng cách dài. Nhược điểm cũng giống như với các dòng điều chỉnh.

Dòng nửa mở

Một trong những hướng đi đáng quan tâm trong lĩnh vực cải tiến đường truyền tải điện xoay chiều là điều chỉnh các thông số của đường dây truyền tải phù hợp với sự thay đổi chế độ vận hành của nó. Nếu một đường dây mở được trang bị tự điều chỉnh với nguồn công suất phản kháng có thể điều chỉnh nhanh chóng, thì sẽ có được cái gọi là đường dây bán mở.

Ưu điểm của một dòng như vậy là ở bất kỳ tải nào, nó có thể ở chế độ tối ưu.

Đường dây điện ở chế độ điều chỉnh điện áp sâu

Đối với các đường dây truyền tải điện xoay chiều hoạt động trên cấu hình tải không đồng đều mạnh, có thể khuyến nghị điều chỉnh điện áp sâu đồng thời ở các đầu của đường dây để đáp ứng với các thay đổi của tải. Trong trường hợp này, các tham số của đường dây điện có thể được chọn không theo giá trị công suất tối đa, điều này sẽ giúp giảm chi phí truyền năng lượng.

Cần lưu ý rằng các sơ đồ đặc biệt được mô tả ở trên để thực hiện các đường dây điện xoay chiều vẫn đang ở các giai đoạn nghiên cứu khoa học khác nhau và vẫn cần sự tinh chỉnh, thiết kế và phát triển công nghiệp đáng kể.

Đây là những hướng chính của tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực truyền năng lượng điện.