В чём преимущества высоковольтных передач постоянного тока? Высоковольтное напряжение

Высоковольтное напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Высоковольтное напряжение

Cтраница 1

Высоковольтное напряжение на фотосопротивление подается от специального выпрямителя ВС. [1]

Высоковольтное напряжение для питания ФЭУ ( 1800 в), а также низковольтные напряжения для питания остальных частей схемы вырабатываются специальными преобразователями, на вход которых подается стабилизированное напряжение - 6 в. В схеме предусмотрено также контрольное устройство, с помощью которого производится проверка работы измерительной схемы. [2]

Высоковольтное напряжение от источника питания Uu подается на катод К, анод А и эмиттеры с помощью делителя напряжения. Нагрузочное сопротивление Rs включается в анодную цепь. [3]

Высоковольтное напряжение подается от высоковольтного трансформатора. Выпрямленное однополупериодное пульсирующее напряжение получается с помощью кенотронного и селенового выпрямителей. [4]

Если высоковольтное напряжение отсутствует, то возможна неисправность в схеме высоковольтных выпрямителей блока питания. [5]

Стабилизированное высоковольтное напряжение 25 кВ для питания второго анода кинескопа получается при суммировании напряжений двух высоковольтных выпрямителей. [6]

Если высоковольтное напряжение на втором аноде отсутствует, следует установить, находится ли неисправность в схеме до выпрямителя или после него. При большой нагрузке на выпрямитель, например из-за неисправности кинескопа или короткого замыкания в схеме выпрямителя, высоковольтного напряжения может не быть. В этом случае необходимо отсоединить провод, подводящий высоковольтное напряжение к кинескопу, и проверить на нем наличие напряжения. Если напряжение отсутствует, следует проверить наличие напряжения на аноде высоковольтного кенотрона. Проверку путем короткого замыкания цепи на шасси производить нельзя, так как получается короткозамкнутая цепь между анодом выходной лампы и шасси, в результате чего выходной трансформатор или демпфирующая лампа могут выйти из строя. Необходимо проверить также лампу выходного каскада. Если она исправна, то с помощью вольтметра переменного тока проверяется наличие напряжения на ее управляющей сетке. При отсутствии этого напряжения следует проверить режим работы лампы задающего генератора. Если он не работает, то на / управляющей сетке его лампы не будет отрицательного напряжения. В этом случае проверяются лампа и элементы схемы. Следует проверить в телевизоре УЛПЦТ-59-П величину напряжения на управляющей сетке лампы выходного каскада если она превышает - ( 70 - 80) В, то это может быть из-за неисправности элементов делителя 4R4 4R15 или цепей защиты лампы выходного каскада от перегрузки. В этом случае необходимо проверить исправность элементов ЗДЗ, 3R29, 3R28, ЗС23 схемы компенсации отрицательного напряжения. [7]

Для бесконтактного распределения высоковольтного напряжения применяются две катушки зажигания высокой энергии типа 29.370 5 с двумя высоковольтными выводами, разомкнутым магнитопроводом, опрессованные в пластмассу. Одна из них генерирует высоковольтные импульсы на свечи зажигания 1-го и 4-го цилиндров, а другая на свечи зажигания 2-го и 3-го цилиндров, причем искровой разряд происходит одновременно на двух свечах зажигания. Поэтому за время рабочего цикла ( 2 оборота коленчатого вала) в каждом цилиндре происходит 2 искровых разряда. Один ( рабочий) происходит в конце такта сжатия, а второй ( холостой) приходится на конец выпуска отработавших газов. [8]

Для бесконтактного распределения высоковольтного напряжения применяются две катушки зажигания. Одна из них генерирует высоковольтные импульсы на свечи зажигания 1-го и 4-го цилиндров, а другая - на свечи зажигания 2-го и 3-го цилиндров, причем искровой разряд происходит одновременно на двух свечах зажигания. Поэтому за время рабочего цикла ( 2 оборота коленчатого вала) в каждом цилиндре происходит 2 искровых разряда. Один ( рабочий) происходит в конце такта сжатия, а второй ( холостой) приходится на конец выпуска отработавших газов. [10]

В качестве источника высоковольтного напряжения служил генератор постоянного тока. [12]

Жужжание, создаваемое высоковольтным напряжением. Так как ток луча кинескопа протекает через высоковольтный выпрямитель, то в высоковольтном напряжении, подаваемом на второй анод кинескопа, происходят значительные изменения с низкой частотой. Наибольшее напряжение на аноде кинескопа наблюдается в моменты, когда луч заперт кадровыми гасящими импульсами, и наименьшее, когда ток луча наибольший, что соответствует моментам воспроизведения бельц участков в изображении. [13]

Высоковольтный выпрямитель питается импульсным высоковольтным напряжением, образуемым на дополнительной и основной обмотках выходного строчного трансформатора 5Тр1 во время обратного хода строчной развертки. [14]

Прибор имеет два выхода высоковольтного напряжения. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Различия сетей напряжением до и выше 1000 вольт

Все электрические сети переменного тока в стране классифицируются по различным параметрам и прежде по величине в них напряжения, а именно сети до 1000 вольт и более 1000 вольт, другими словами низковольтные и высоковольтные сети. Естественно, что чем выше напряжение в электрической сети, тем более оно опасно для работающих с ними и вообще для человека.

Граница напряжения в сетях именно в 1000 вольт сложилась исторически и в настоящее время жестко зафиксирована в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Именно такое разграничение напряжения указывается в допусках специалистов электромонтажных работ, дающих право работы одним с электроустановками напряжением до 1000, а другим свыше 1000 вольт. Основное принципиальное различие в устройстве обоих видов сетей заключается в том, что высоковольтные сети выполняются с изолированной нейтралью, а низковольтные (до 1000 вольт) – с глухо заземленной нейтралью.

То есть нейтраль питающего трансформатора напряжением до 1000 вольт имеет электрическое соединение с землей для того, чтобы все электрические однофазные потребители при всех условиях получали электрический ток одного устойчивого нормативного напряжения, равное в быту 220 В. Если в подобных сетях произойдет короткое замыкание на землю, то электрический ток в сети мгновенно возрастет, в результате чего сработает защита от максимально токовой нагрузки. В целях безопасности пользования электроприборами и электрооборудованием, рассчитанными на напряжение до 1000 вольт, их корпуса должны в обязательном порядке быть заземлены. В этом случае при неисправности прибора, в результате чего его корпус может быть под напряжением, то при прикосновении человека электрический ток устремится к земле, не причиняя вреда человеку.

Опасность травматизма человека в быту от поражения электрическим током продолжает и в наше время оставаться достаточно высокой. Основными источниками опасности в основном являются неисправность бытовой электрической сети, неисправность бытовых электрических приборов, отсутствие приборов электрической защиты и многие другие причины.

Высоковольтные сети, как правило, достаточно большой протяженности и при их симметричной нагрузки нейтраль изолируется от земли и при коротких замыканиях на землю, электрический ток возрастает незначительно. Небольшое увеличение тока в высоковольтных сетях к сожалению не всегда улавливаются приборами защиты и не всегда отключают сеть, в связи с чем сети напряжением выше 1000 вольт более опасны для человека. Именно в связи с повышенной опасностью работы с электрооборудованием высокого напряжения, к работе с ним допускаются специалисты высокой квалификации, имеющие соответствующий допуск.

Работа с высоковольтными сетями осложняется еще и потому, что утечки электрического тока случаются в них достаточно часто, в результате чего еще более повышается степень опасности. По этой причине работы с высоковольтными сетями и оборудованием выполняются в строгом соответствии с требованиями ПУЭ и обязательных регламентов.

Только выполнение всех требований Правил устройства электроустановок, выполнение в установленные сроки регламентных работ по обслуживанию электрических сетей независимо от напряжения и электрооборудования является основным залогом электрической безопасности в быту и на производстве.

www.szenergo.ru

В чём преимущества высоковольтных ЛЭП постоянного тока

В качестве примеров таких случаев можно привести следующие:

Подводные кабели, высокое ёмкостное сопротивление которых приводит к большим потерям при передаче на переменном токе (например, кабельная линия протяженностью 250 км между Швецией и Германией).
Передача электроэнергии от электростанции к потребителю на большие расстояния без промежуточных ответвлений, например, в удалённые районы.
Увеличение пропускной способности существующих электрических сетей в тех случаях, когда установка дополнительных цепей является затруднительной или дорогим решением.

Передача электроэнергии между несинхронизированными распределительными системами переменного тока.
Уменьшение сечения проводов и количества опор для заданной пропускной способности ЛЭП, так как пропускная способность высоковольтных передач постоянного тока выше при заданном диаметре проводника.
Подключение удалённых электростанций к распределительной сети.
Повышение устойчивости системы без увеличения токов КЗ.
Снижение потерь на корону по сравнению с высоковольтными линиями переменного тока той же мощности.
Уменьшение стоимости ЛЭП, т.к. для высоковольтных передач постоянного тока требуется меньше проводников (например, для биполярной высоковольтной передачи постоянного тока требуется 2 проводника, а для высоковольтной линии переменного тока – 3).

Высоковольтная линия постоянного тока пропускной способностью 500 МВт – Энергообъединение Восток-Запад

Компания ABB ввела в эксплуатацию высоковольтную линию постоянного тока пропускной способностью 500 МВт, которая объединила электрические сети Ирландии и Великобритании. Эта ЛЭП обеспечивает передачу электроэнергии между двумя государствами, а также повышает надёжность и безопасность электроснабжения.

Энергообъединение Восток-Запад состоит из кабеля высокого напряжения длиной 262 км, из которых 186 км проходит по дну моря.

В результате передачи электроэнергии на переменном токе возникает зарядный ток ёмкости кабеля, вызывающий дополнительные потери мощности, тогда как этот факт играет минимальную роль при передаче электроэнергии на постоянном токе. Кроме того, мощность переменного тока расходуется на диэлектрические потери.

Высоковольтные линии постоянного тока могут передавать большую мощность по проводнику, т.к. при заданной номинальной мощности постоянное напряжение в линии постоянного тока ниже, чем амплитудное напряжение в линии переменного тока.

Поскольку величина напряжения определяет толщину изоляции и расстояние между проводниками, то расходы на высоковольтные передачи постоянного тока меньше по сравнению с аналогичными передачами переменного тока.

Линии постоянного тока не порождают электромагнитное поле сверхнизких частот (СНЧ), как это характерно для линий переменного тока. Хотя в прошлом высказывались некоторые опасения относительно вреда для здоровья, оказываемого такими полями, в том числе подозрения на рост уровня лейкемии, современное научное сообщество не рассматривает источники СНЧ, и связанные с ними поля, как вредные для здоровья.

Применение оборудования высоковольтных линий постоянного тока не исключает возникновение электрических полей, потому что всё равно существует градиент напряжения между проводником и землей. Но подобные электрические поля не оказывают влияние на здоровье.

Поскольку высоковольтная передача постоянного тока допускает передачу энергии между не синхронизированными системами переменного тока, то это позволяет увеличить устойчивость системы. Этот факт препятствует каскадному распространению аварии из одной части энергосистемы в другую, при этом электроэнергия продолжает поступать в систему и из нее в случае незначительных аварий.

Наличие указанных свойств послужило толчком к более широкому применению технологии высоковольтных передач постоянного тока. Перетоки мощности через линию передачи постоянного тока регулируются за счет использования систем управления или преобразовательных подстанций. Перетоки мощности не зависят от режима работы подключенных энергетических систем.

Таким образом, в отличие от линий переменного тока, связывающих две энергосистемы, межсистемные связи линий постоянного тока могут иметь сколь угодно низкую пропускную способность, исключая проблему слабых связей, и сами линии могут проектироваться с учетом оптимальных перетоков мощности.

Помимо этого, исключены проблемы синхронизации различных систем оперативного управления в разных энергетических системах. Высокоскоростные системы аварийного управления на высоковольтных линиях постоянного тока еще больше увеличивают устойчивость и надежность всей энергосистемы. Более того, регулирование перетоков мощности может быть использовано для устранения колебаний в энергосистемах или на высоковольтных линиях переменного тока, работающих параллельно.

Вышеупомянутые преимущества способствуют применению вставок постоянного тока для разбиения больших энергосистем на несколько несинхронизированых частей.

Например, быстро растущая энергосистема Индии построена в виде нескольких региональных систем, соединенных друг с другом высоковольтными линиями постоянного тока, компенсационными преобразователями с центральным управлением всеми элементами высоковольтной линии постоянного тока.

В Китае высоковольтные линии постоянного тока (800 кВ) так же станут основным средством для передачи больших мощностей на протяжённые расстояния от крупных ГЭС и термальных ЭС.

Источник: Electrical Engineering Portal

digitalsubstation.com

Высоковольтные линии постоянного и переменного тока

В 1919 г. инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский написал работу «О пределах применимости трехфазного переменного тока для передачи электроэнергии на расстояние». Проведя исследования, он доказал, что при электропередачах большой мощности и на очень дальнее расстояние произойдет обратный переход от переменного тока к постоянному. [30]

Считается, что ушли в прошлое времена, когда решался вопрос, каким быть электросетям в мире – сетям постоянного или переменного тока (так называемая «война токов или напряжений», имевшая место на рубеже 19-20 веков). В настоящее время большинство сетей – это сети переменного напряжения с частотой 50 / 60 Гц. Тем не менее, последние события в энергетике показывают, что старая дискуссия может вернуться.

В настоящее время идут процессы, которые могут потеснить монополию переменного тока

1) Развитие высоковольтных систем постоянного тока (ЛПТ / HVDC систем) в системах электропередачи продолжается благодаря следующим преимуществам [1]:

Отсутствуют потери на излучение, так электромагнитные волны излучает только проводник с переменным током.
В сети нет реактивной (паразитной) мощности и, следовательно, затрат на борьбу с ней, т.е. нет коэффициента мощности и необходимости его улучшения.
Экономия на материалах опор ЛЭП, проводов.

Основное преимущество HVDC – это возможность передать большее количество энергии на большое расстояние с меньшими капитальными затратами и меньшими потерями, чем в HVAC линиях [1]. В зависимости от уровня напряжения и конструкционных особенностей потери составляют около 3% на 1км [1]. HVDC позволяют более эффективно использовать энергетические источники удаленные от нагрузочных центров.

Основные примеры, где использование HVDC более эффективно, чем HVAC:

Подводные кабели (например, 250 км Балтийский кабель между Швецией и Германией [1], 600 км кабель NorNed между Норвегией и Голландией, 290 км связка Basslink между Австралийским материком и Тасманией [1]). В подводных кабелях линии переменного тока неэффективны по причине потерь на токи Фуко в солёной воде.
Дальнемагистральные мощные линии электропередачи типа «конечная точка – конечная точка» без промежуточных ответвлений, например, в удаленных (незаселенных) областях.
Увеличение мощности существующей силовой сети в ситуациях, где дополнительные провода устанавливать трудно или дорого.
Передача мощности и стабилизация между несинхронизированными распределительными системами переменного напряжения (Power transmission and stabilization between unsynchronised AC distribution systems).
Подключение удалённой генерирующей электростанции к главной сети, например: Nelson River DC Transmission System.
Стабилизация преобладающей AC сети за счет того, что HVDC не вносит вклад в общий ток КЗ системы (Stabilizing a predominantly AC power-grid, without increasing prospective short circuit current).
Снижение цены линии электропередачи. HVDC нуждается в меньшем количестве проводников так как нет необходимости поддержки многофазных систем. Так же, из-за отсутствия скин-эффекта могут использоваться более тонкие проводники.
Облегчение передачи (обмена) энергией между странами (районами, сетями), которые используют разные частоты промышленной сети.
Синхронизация сетей переменного напряжения, выработанного ВИЭ [1].

Преимущества и недостатки HVDC по другому источнику [2]:

A. Преимущества HVDC

Большая передаваемая мощность для проводника одного сечения (нет излучения, нет скин-эффекта и др.).
Более простая конструкция линии (нет реактивных компенсаторов и др.).
Может быть использован возврат через землю (ОЛВЗ). Имеется в виду, что меньше потери на токи Фуко и др., т.к. в HVAC линиях также используется ОЛВЗ / SWER.
В случае ОЛВЗ каждый проводник может работать как независимая цепь.
Нет зарядного тока, т.е. переменного тока идущего на подзаряд емкостей линии (No charging current. Additional current must flow in the cable to charge the cable capacitance). Это особенно важно в подземных / подводных кабелях. Поэтому в подводных ЛЭП HVDC используется уже несколько десятилетий.
Нет скин эффекта.
Кабели могут работать при более высоком градиенте напряжения (так как нет токов Фуко).
Коэффициент мощности линии всегда равен единице: реактивной мощности нет, линия не требует реактивной компенсации.
Меньше коронный разряд и радиопомехи, особенно в плохую погоду, для проводника с теми же самыми диаметром и RMS напряжением как в HVAC.
Синхронная работа не требуется.
Следовательно, дистанция линии не ограничена требованиями стабильности.
Может соединять системы переменного напряжения с разными частотами.
Низкий ток КЗ в линии с постоянным током (Low short-circuit current on DC line).
Не вносит вклад в ток КЗ AC линии (Does not contribute to short-circuit current of a A.C system).
Регулирование перетоков мощности легко осуществляется / контролируется (Tie-line power is easily controlled).

B. Недостатки HVDC

Конверторы дороги.
Конверторы сопряжения с HVAC сталкиваются с проблемой реактивной мощности.
Конверторы генерируют гармоники, требуются фильтры.
Мультитерминальную (сеть с множеством потребителей) систему построить нелегко (Multiterminal or network operation is not easy) [2].

Дальние дистанции технически недостижимы для линий HVAC без промежуточных станций компенсации реактивной мощности. Частота и промежуточные реактивные компоненты вызывают проблемы стабильности AC линии. С другой стороны HVDC линия электропередачи не имеет проблемы стабильности из-за отсутствия частоты, и следовательно, нет ограничения на длину линии. Цена на единицу длины для HVDC линии ниже, чем для HVAC при той же мощности и надёжности. Однако, цена терминального оборудования (оборудования конечных станций) HVDC линии значительно выше чем HVAC. Наибольшее ценовое преимущество HVDC линии достигается на расстояниях свыше 500-800 км. HVDC линии меньше воздействует на человека и на природу в целом, это делает HVDC более «дружелюбной» по отношению к окружающей среде [2].

Преимущества HVDC [9]:

Высоковольтные DC и сверхвысоковольтные DC системы – это совершенные технологии, превосходно подходящие для целей интеграции различных источников энергии таких, как солнце и ветер в локальные электрические сети. Это особенно важно для крупномасштабных оффшорных проектов ветроэлектростанций, или крупномасштабных СЭС. HVDC имеют многочисленные преимущества над традиционной HVAC ЛЭП. Одно из главных преимуществ HVDC – малые потери при передаче энергии, в отличие от больших потерь в HVAC линиях.

Основное практическое правило выглядит следующим образом: на каждые 1000 км DC линии потери составляют менее 3% (на примере линии 5000 МВт, 800 кВ). Обычно потери DC линии на 30-40% меньше, чем потери для линий AC, при тех же уровнях напряжения. Поэтому для ЛЭП большой длины DC (ЛПТ) являются единственным приемлемым решением, как с технической, так экономической точки зрения. Подтверждение можно можно почерпнуть из опытных данных, представленных ниже и полученных на HVAC и HVDC Transmission system for the Nelson River Bipole [1, 2]. Из графиков сравнения затрат на строительство стандартной ЛЭП и ЛПТ, видно что начиная с расстояния 450 миль ЛПТ более выгодны, и с дальнейшим ростом расстояния выгода растёт.

На рисунке ниже показана наземная ЛЭП: площадь занимаемая HVDC оптимальна и составляет около одной трети площади HVAC. HVDC это два проводника, а HVAC это три проводника плюс нейтраль, в результате установочная цена на милю для HVDC ниже.

HVDC лучше HVAC для оффшорных (вне береговых) подводных проектов. Для подводных систем электропередачи, потери в AC линии из-за её ёмкости очень велики, что делает HVDC экономически выгоднее на более коротких дистанциях, чем на земле.

Благодаря преимуществам (см. выше) одна и таже ЛЭП может передать в 3 раза больше энергии при переходе с технологии HVAC к HVDC [19]:

Преимущества HVDC [12]:

Особенность системы ABB HVDC Light – возможность стабилизировать напряжение линий переменного тока, а так же возможность использования для связи с изолированными удаленными источниками генерации в местах, где строительство новых воздушных линий сверхвысокого напряжения слишком затратно. Это важно для ветряных электростанций, так как они значительно удалены и разница в скорости ветра может привести к значительным колебаниям напряжения.

Так же система HVDC выгодна для подземных подводных кабелей. Вот примеры реализованных проектов:

Протяженный подземный кабель (70 км Gotland HVDC Light) от ветряной электростанции (Швеция).
Протяженный подземный кабель (59 км Terranora interconnector и 180 км Murraylink) между двумя сетями (Австралия) [12] и др.

Замечание: HVDC имеют много особенностей, которые продолжают изучаться и часто не могут быть отнесены только к преимуществам или только недостаткам, например, коронный разряд не только приводит к потерям и радиошумам, но и вырабатывает озон.

Таким образом, преимущества HVDC для подводных и подземных применений обусловлены отсутствием токов Фуко, а преимущества на дальних дистанциях – малой занимаемой площадью из-за меньшего расстояния между проводами и отсутствия скин-эффекта (нет необходимости разбивать проводники на несколько меньших, работает весь объем провода, независимо от сечения) и проблем коэффициента мощности.

Недостатки HVDC связаны со использованием сложных преобразователей (конверторов), необходимостью их контроля и обслуживания [1].

С начала развития линий постоянного тока с 1880-х годов и до середины 20 века во многих странах было предпринято несколько попыток построения ЛПТ систем (Италия, Швейцария, Германия и др.). Только затем началось существенное развитие DC систем. После Великой Отечественной Войны в СССР были введены в строй ЛПТ ЛЭП 30 МВт ЛПТ Кашира–Москва (1951 г), 750 МВт Волгоград–Донбасс (1964 г) и др. С тех пор число ЛПТ ЛЭП в мире увеличилось и продолжает расти.

Достигнуты большие мощности и расстояния ЛПТ ЛЭП, например – UHVDC Xiangjiaba-Shanghai 2,071 км 7200 МВт ±800 кВ (от ГЭС Xiangjiaba до Шанхая) [1,11]. Количество реализованных и проектируемых ЛПТ ЛЭП за период 2000 г - 2013 г превысило количество всех построенных в 20 веке ЛПТ ЛЭП. В общем, рост ЛПТ систем касается только сферы большой энергетики, так как традиционно в бытовом применении (и для большинства промышленных нагрузок) во всём мире используется переменное напряжение 50 или 60 Гц.

Ниже приведена карта HVDC линий Европы (многие из которых обслуживают объекты возобновляемой энергетики такие, как ветро- и гидро- электростанции), а также проектируемые HVDC Китая [4,5].

2) Возобновляемая энергетика как «локомотивная отрасль» тянет за собой развитие систем / линий постоянного тока (ЛПТ / HVDC) за счёт их преимущества

В связи с прохождением пика потребления углеводородов в результате роста цен на газ и нефть резко возрастает роль возобновляемых источников энергии, а также всех смежных с ними отраслях, том числе строительстве ЛПТ. Линии переменного тока AC эффективны в системах с машинной генерацией напряжения синусоидальной формы, например: ДЭС, ТЭС, АЭС и т.п.. А для таких возобновляемых источников энергии, таких как ВЭС и СЭС более эффективны в работе ЛПТ.

Это связано с тем что:

Данные ВИЭ не могут самостоятельно генерировать переменное напряжение с фиксированной частотой и напряжением (как генераторы на обычных ЭС). Это связано с нестабильностью альтернативных источников энергии (Солнце, ветер) и актуальной проблемой выгодного аккумулирования энергии. Поэтому для ВИЭ требуются импульсные преобразователи, которым легче работать с ЛПТ. Наоборот, паровые, дизельные, газовые и др. приводы генераторов обычных ЭС изначально легко дают фиксированное переменное напряжение («стабильное напряжение, стабильная частота»).

Выходит, что эффективность ЛЭП переменного тока как бы «привязана» к нефти, газу др. НВИЭ. Исключением являются ГЭС (ВИЭ), но ГЭС не могут работать круглосуточно и поэтому также нуждаются в объединении сетей (в ГЭС с накопительным водохранилищем работа на номинальную мощность производится периодически т.к. вода аккумулируется в периоды пониженных нагрузок). ГЭС работающие на водотоке не годны для выработки больших мощностей – см. ниже.

Рассмотрим распространенную ситуацию с централизованной электростанцией в регионе, когда электростанция – это одиночный центр, питающий весь окружающий регион. В этом случае никакие объединения электросетей не требуются или требуются только для аварийного режима. Речь может идти об объединении единиц ЭС – ЭС на ВИЭ (ВЭС СЭС и др.), сильно рассредоточенными по большой территории, поэтому вопрос объединения десятков, сотен, и более единиц ЭС в единую сеть крайне важен. А в случае объединения ЛПТ выигрывает по сравнению с ЛЭП переменного тока по простоте и эффективности.

Причины необходимости объединения ЭС на ВИЭ и выгодности HVDC для этих целей:

Парковые ВЭС (Ветроэлектростанции / Wind farms) и СЭС электростанции изначально является сильно рассредоточенными по большой территории на площади несколько десятков и сотен кв. км. Примером могут служить оффшорные, горные, равнинные парковые ВЭС – в среднем от 30 до 300 единичных ВЭС мощностью 1-6 МВт каждая на территории 10-300 кв. км [7].
Парковые ЭС на ВИЭ требуют объединения в единую энергосистему, так как источник энергии нестабилен, а дешёвый аккумулятор электроэнергии до сих пор не разработан.
Парковые ЭС часто удалены и рассредоточены, так как привязаны к ресурсам солнца и ветра, поэтому требуется много длинных ЛЭП, что более подходит для HVDC технологии.
Для объединения многих терминалов (источников и потребителей) HVDC значительно выгоднее (см преимущества выше). Главная причина – не требуется синхронизация, терминалы подключаются параллельно.
При использовании HVDC линий упрощается постройка системы «сетевая электростанция». При этом парковая ЭС может выдавать энергию в сеть, принимать энергию из сети в аккумуляторы, передавать / ретранслировать потоки энергии.
При использовании HVDC линий упрощается постройка системы «объединённая сетевая электростанция» для большого числа малых частных ЭС / потребителей.
При использовании HVDC упрощается построение энергосистемы «силовой интернет», включающей множество мелких и крупных станций типа «источник», «потребитель», «аккумулятор», а также их комбинаций.
Даже в настоящее время, когда большинство основных магистральных сетей – HVAC, из-за своей выгодности HVDC используются для сопряжения сетей HVAC, сопряжения сетей HVAC с ЭС на ВИЭ.

Пример 1 [13]

Система BorWin1 – одна из крупнейших HVDC систем Германии. Используется для энергетического соединения оффшорного ветропарка BARD Offshore 1 (400 МВт) и других оффшорных ветроферм, расположенных в Германии рядом с Боркумом с Европейской энергетической сетью. Характеристики: мощность 400 МВт, биполярная линия, напряжение 150 кВ. ЛЭП HVDC BorWin1, идущая от оффшорной платформы BorWin Alpha к подстанции Diele, содержит участки 75 км подземного и 125 км подводного кабеля. Запущена в строй в 2009 г.

Вид BARD Offshore 1 с платформы HVDC конвертора

Вид BARD Offshore 1 (cправа платформа HVDC конвертора)

Пример 2

Система Atlantic Wind Connection (AWC), HVDC магистральная линия длиной 350 миль от Sayreville NJ до Virginia Beach передаёт от 6000 до 7000 MВт мощности от парковой ветроэлектростанции в общую сеть (в процессе строительства).

А если кто то спросит: «что случится если ветер перестанет дуть?», то мы всегда можем ответить, что ветер всегда дует где-нибудь, мы только должны перебросить энергию туда где она необходима. И сделать это можно с помощью линий HVDC [9].

3) Рост количества оборудования с импульсными блоками питания способствует развитию систем / линий / преобразователей постоянного тока.

4) Рост количества железнодорожных и других контактных сетей способствует развитию систем / линий постоянного тока.

5) Рост количества бортовых сетей (авто, корабельных, авиа и других) способствует развитию систем/линий пост. тока.

6) Рост внутренних, в т.ч. специального назначения, сетей (внутри зданий, предприятий и др.) способствует развитию систем / линий постоянного тока.

Несмотря на то, что линии и оборудование постоянного тока продолжают использоваться и развиваться (см выше), большинство высоковольтных и низковольтных сетей, а также потребителей в мире являются сетями и потребителями переменного тока 50/60 Гц.

Независимо от того как преимущественно будет идти развитие силовой энергетики

по пути ЛЭП перем. тока
по пути ЛПТ
по обоим путям
другие альтернативы, например водородная энергетика, сети повышенной частоты и др. пока не могут конкурировать с приведёнными)

в современной электротехнике остаётся и будет оставаться одной из основных задач – задача генерации переменного напряжения, так как эти устройства применяются и в ЛЭП переменного тока и ЛПТ системах.

Общепринятым стандартом здесь является синусоидальное переменное напряжение 50 / 60 Гц, хотя возможны и другие формы сигнала напряжения и стандарты частот.

Спектр решаемых при этом задач очень широк – от обычной генерации напряжения 380 В / 50 Гц с помощью дизельной электростанции в удалённом посёлке, до преобразования высокого постоянного напряжение в высокое переменное синусоидальное напряжение в высоковольтных ЛПТ (линиях электропередач постоянного тока) систем магистральных ЛЭП.

К области техники для генерации переменного напряжения также относятся инверторы, преобразователи частоты, устройства плавного пуска электродвигателей, частотно-регулируемые (управляемые) преобразователи (приводы) моторов (ЧУП, Variable Frequency Drive, VFD), устройства защиты от противотока, ДГУ, ИБП, инверторные, бензиновые и др. генераторные установки, некоторые типы стабилизаторов, активные корректоры КНИ, активные корректоры коэффициента мощности, специальные преобразователи (ЖД, подводные лодки и др.), электрогенераторы, умформеры и др. Данный список можно дополнить специализированными инверторами электрогенераторов на ВИЭ (СЭС, ВЭС и др.) и др.

В энергетике широко распространено применение инверторов для объединения HVDC и HVAC систем. Так же особенностью оборудования, генерирующего переменное напряжение является то, что это оборудование может быть обязательно и необходимо, но при этом сама генерация переменного напряжения не является главной целью.

Например, имеются две высоковольтные линии (системы) постоянного тока 500 кВ и 300 кВ, и требуется их объединить. Объединение достигается с помощью преобразователя с внутренним преобразованием DC-AC-DC, так как без генерации промежуточного переменного (или импульсного) напряжения преобразование DC-DC невозможно.

[30]. Инженеры Россииhttp://rus-eng.org/eng/Dolivo-Dobrovol%27skij%20Mixail%20Osipovich.htmhttp://energomuseum.ru/history/nachalo/

www.xn--80aacyeau1asblh.xn--p1ai

Высоковольтное напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Высоковольтное напряжение

Cтраница 2

Варисторы предназначены для регулирования высоковольтного напряжения в высоковольтных электрических цепях постоянного тока. [16]

Варисторы предназначены для регулирования постоянного высоковольтного напряжения. [17]

Разработаны устройства, содержащие встроенные генераторы высоковольтного напряжения. [18]

Причиной неисправности ( при условии нормального питания высоковольтным напряжением - 1 3 и 2 кв) может быть дефект электроннолучевой трубки Л2в, а также плохой контакт ее ламповой панели. [19]

Выходной каскад строчной развертки используется также для получения высоковольтного напряжения, питающего второй анод кинескопа. Цепь накала кенотрона питается от обмотки строчного автотрансформатора. [20]

Для питания фотоумножителя может быть применен любой источник высоковольтного напряжения. Все же при выборе его следует руководствоваться теми задачами, которые выполняет данный умножитель. Мощность источника высокого напряжения лимитируется рабочими фототоками. Особое внимание следует обратить на стабильность источника высокого напряжения. [21]

Различия, обусловленные, главным образом, наличием высоковольтных напряжений в цепях генераторного пентода, состоят лишь в режимах работы указанных схем. [23]

Экран кинескопа не светится, если на анод кинескопа не подается высоковольтное напряжение, вырабатываемое генератором строчной развертки. Наиболее часто это происходит при неисправности высоковольтного выпрямителя. [24]

В лаборатории используется ряд устройств, работающих от сетевого или даже высоковольтного напряжения. Все наружные металлические части, до которых можно дотронуться, следует заземлить, как предусмотрено соответствующими инструкциями. Электрододержатели должны находиться внутри закрытых штативов для возбуждения спектров. Дверцы этих штативов должны быть снабжены блокировкой, автоматически прерывающей сеть при их открывании. Если при анализе больших образцов нужно работать с открытым дуговым или искровым штативом, то противоэлектрод следует помещать в закрытое, электрически изолированное место, а анализируемый образец нужно соответственно заземлить ( разд. Генератор источника света должен иметь полностью закрытую конструкцию, а его дверца должна быть снабжена блокировкой. [25]

Помимо прочего трансформатор избавляет передатчик от порчи вследствие проникновения в кабель высоковольтного напряжения. [26]

Помимо прочего трансформатор избавляет перечатчик от порчи вследствие проникновения в кабель высоковольтного напряжения. [27]

Недостатком метода, ограничивающим возможности его применения, является необходимость работы с высоковольтным напряжением. При увеличении температуры обогреваемой поверхности, например при возникновении кризиса кипения, возможен электрический пробой. [29]

Работа аппарата основана на преобразовании напряжения питания 220 В частотой 50 Гц в высокочастотное знакопеременное быстрозатухающее высоковольтное напряжение с частотой следования 100 Гц, которое используется при контроле уровня изоляции. Принципиальная схема аппарата показана на рис. 51; основными узлами его являются: входное устройство, генератор высокочастотных колебаний, индикатор, киловольтметр. Конструктивно аппарат выполнен в виде блока, закрытого съемным металлическим кожухом. [30]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Высоковольтные линии

Сейчас мы живем в городах с электрическим освещением и почти не задумываемся о том, какими путями к нам поступает энергия, которая питает все наши электрические приборы. В наших домах и квартирах есть с десяток розеток и выключателей. Когда нам надо включить чайник или лампочку, то мы просто подключаем их к розетке или жмем на выключатель. Всё просто. Как это работает изнутри для большинства людей является загадкой. Обычное ежедневное волшебство. Привычное как облака.

В принципе и меня всё устраивает. Работает и ладно. Но как-то временами возникают в голове вопросы: "Так почему именно 220В?", "Зачем нужны высоковольтные линии?". И в один прекрасный момент я все же решил это выяснить. Для энергетиков здесь ничего нового, а для всех остальных будет рассказ о том, как путешествует электрическая энергия по проводам.

Электросети

Откуда в принципе берётся электричество в наших домах? Наверняка для тебя не секрет, что электричество для наших нужд вырабатывается на электростанциях: ТЭЦ, ГЭС, АЭС и др. Электростанции кушают для производства электричества достаточно много топлива, поэтому они должны располагаться там, где затраты на его доставку будут минимальными, либо там, где их в принципе только и можно расположить (например, ГЭС). При этом также играет роль и то, как далеко от электростанции придётся поставлять электричество. Что дешевле: передавать электроэнергию на 1 км или на 1000 км?

Достаточно мощная электростанция может обслживать обширную территорию. Электростанции объединяются в электросети. Кстати, слово "электросети" существует не просто так. Для того, чтобы обеспечить максимально бесперебойную работу, а также распределять излишки вырабатанной электроэнергии туда, где её не хватает. Поэтому создаются сети, которые охватывают города, области -- вся страна охвачена электросетями.

Например, недавно ввели энергомост, т.е. построили линию электропередачи, из Краснодарского края в Крым. В Крыму есть и своя электростанция, но её мощности не хватает, чтобы обеспечить электроэнергией весь полуостров. Так вот этот энергомост теперь поставляет недостающее количество электроэнергии. Электросети чем-то похожи на распределённые компьютерные сети.

Чем выше опоры, тем дальше в горы

На картинке в начале статьи схематично изображены опоры линий электропередач. Под каждой можно прочитать: 500 000 В, 220 000 В, 110 000 В, 35 000 В, 10 000 В. Это значение электрического напряжения. Если к провадам под таким напряженим прикоснуться, то превращение в уголь обеспечено. Убьет моментально. Зачем же так много? Ответ находится в законе Ома!

Чем длинней провода, тем больше их сопротивление, тем больше энергии преобразуется в тепло, но это тепло мы никак не можем использовать с пользой, то часть энергии уходит в "никуда". Это убыток.

Чтобы хоть как-то снизить потери и увеличить дальность электропередачи было придумано передавать электроэнергию по высоковольтным проводам. Поэтому на пути к нам в дом электричество подвергается многократным преобразованиям, то напряжение трансформируется в высоковольтное, то снова понижается. Вот как это работает:

Напряжение от генератора на станции повышается с помощью трансформатора. Например 10 500В повышается до 110 000 вольт.
110 000 В можно передавать уже на 100-150 км. Достигая места назначения, это напряжение на местной подстанции снижается опять до 10 500В
Затем по подземному кабелю это напряжение поступает на трансформаторную подстанцию, находящуюся в нескольких сотнях метров от домов-потребителей.
И вот уже на этой подстанции 10 500В понижается до наших любимых 220В

Рассмотрим такой пример:

Нужно передать электроэнергию, достаточную для потребления 1 000 000 м2 жилой площади исходя из того, что на 1м2 приходится 10вт. Получается, что нам нужна линия электропередачи на 10 кВт!

Провода имеют сопротивление, сопротивление вызывает потери электроэнергии. Снизить потери до 0 нельзя, но можно их ограничить, чтобы не отапливать воздух, луга и горы. К примеру, пуст ьвеличина потерь будет 10%. Тогда в нашем примере мы можем себе позволить потерять 1 кВт (1 000 000 Вт). Давай подсчитаем, что выгодней: передавать по низковольтной линии или по высоковольтной?

	Резльтаты вычислений
	Без трансформации	С трансформацией
1. Полезная мощность	10 кВт	10 кВт
2. Напряжение	220В	110 000В
3. Ток в линии I=P:U	45 550A	91A
4. Потеря мощностиp = 0.1P, P=I2r	1кВт	1кВт
5. Сопротивление проводов r = P:I2	0.0004 Ом	121 Ом
6. Длина проводов L	100 км	100 км
7. Поперечно сечение провода S = p*L / r	5м2	16,7 мм2

Из примера хорошо видно, что значительную мощность на большое расстояние можно передать только с помощью трансформации, так как иначе будут значительные потери мощности, которые можно устранить только за счет снижения сопротивления проводов, увеличивая их сечение.

Представь, сколько будет стоить кабель сечением 5м2 и длиной в 100 км? Так как мощность пропорциональна квадрату силы тока, то повысив напряжение в 2 раза можно снизить потери в 4 раза, а если в 100 раз, то в 10 000 раз меньше энергии будет теряться попути в нам в дом!

И в заключение небольшая табличка на какое расстояние можно передавать трехфазный переменный ток заданной мощности:

220В, 50 кВт	150 м
10 кВ, 3000 кВт	15 км
35 кВ, 2000 кВт	50 км
110 кВ, 10 000 кВт	150 км
220 кВ, 100 000 кВт	300 км
400 кВ, > 1000 000 кВт	1000 км

mp16.ru

Высоковольтное напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Высоковольтное напряжение

Cтраница 3

Моноблок объединяет в одном металлическом корпусе рентгеновский излучатель, трансформатор накала и источник высоковольтного напряжения для питания рентгеновской трубки. [31]

Однако нельзя применять конденсатор очень большой емкости, так как при этом значительно уменьшится высоковольтное напряжение из-за большого увеличения времени обратного хода развертки, уменьшится яркость, нарушится фокусировка изображения. Такое искажение изображения может возникнуть в телевизоре УЛПЦТ-59-П из-за выхода из строя резистора 4R6 схемы стабилизации размера по горизонтали. В этом случае обычно регулировка размера по горизонтали неэффективна. Следует заменить лампы строчной развертки, проверить их напряжение питания, режим работы лампы выходного каскада, исправность диода ЗДЗ - выпрямителя импульсного напряжения, определяющего режим работы варистора 3R18, заменить варистор. [32]

Повышающий трансформатор Tpl подключен вторичной стороной к линии передачи, а трансформатор Тр2 понижает высоковольтное напряжение до номинального напряжения сети. [34]

В некоторых осциллографах, например С1 - 8А и С1 - 11, стабилизация высоковольтного напряжения осуществляется подачей на ВЧ генератор стабилизированного анодного напряжения. Однако при этом получается большая зависимость высокого напряжения от тока нагрузки и схемы стабилизации сложнее. [35]

Управляемый генератор линейного пилообразного напряжения выполнен на цепочке Rz2C, к которой подключен источник высоковольтного напряжения. [36]

Максимум поглощения УФ-излучения ( нижний уровень), соответствующий максимальной концентрации озона, устанавливается изменением высоковольтного напряжения на электродах озонатора. [37]

Американские инженеры Эдуард Дидз и Чарлз Кеттеринг ( 1876 - 1958) изобретают распределитель для подвода высоковольтного напряжения к свечам зажигания двигателя автомобиля. [38]

Максимум поглощения УФ-излучения ( нижний уровень), соответствующий максимальной концентрации озона Со, устанавливается изменением величины высоковольтного напряжения на электродах озонатора. [39]

Ухудшение фокусировки ( с одновременным увеличением чувствительности) или исчезновение пятна может произойти вследствие уменьшения величины или исчезновения высоковольтного напряжения. [40]

Рассматривая осциллограммы, можно видеть, что при нормальной работе искрового источника не образуется никакой дуги, так как высоковольтное напряжение начинает восстанавливаться сразу же после пробоя. [42]

Контроль электрической прочности изоляции обмоток статора электродвигателей, находящихся в эксплуатации, производится с помощью переносного малогабаритного генератора, обеспечивающего высоковольтное напряжение. В соответствии с требованием ГОСТа электрическая прочность изоляции определяется при действии повышенного напряжения, приложенного между обмоткой и корпусом, а также между фазами. [43]

Импульсы высокого напряжения, образующиеся во время обратного хода луча на обмотках выходного строчного трансформатора, высоковольтным выпрямителем преобразуются в постоянное высоковольтное напряжение, используемое для питания анода кинескопа. [45]

Страницы: 1 2 3 4 5