Villamos energia nagy távolságra történő átvitele. Villamos energia távolsági átvitele. Magas feszültség a veszteségek csökkentésére
Jelenleg a villamos energiát főként a fogyasztóktól távol elhelyezkedő nagy teljesítményű erőművek termelik.
Ennek eredményeként szükségessé válik nagy távolságra történő továbbítása.
Elvileg az elektromágneses energia a mikrohullámú frekvenciatartományban (SHF) és az optikai frekvencia tartományban egy forrásból a fogyasztóhoz továbbítható. Ebben a formában érkezik a Nap elektromágneses energiája a Földre. A Nap sugárzási spektruma a rendkívül alacsony, néhány hertzes nagyságrendű frekvenciáktól az ultraibolya, sőt a röntgensugárzásig halványul. A technika jelenlegi állása szerint azonban gyakorlatilag nehéz nagy mennyiségű villamos energiát szabad térben továbbítani. Ezért jelenleg az elektromos áramot nyitott távvezetékeken keresztül alumínium- és rézhuzalokkal vagy árnyékolt kábelekkel továbbítják.
Ugyanakkor azokban az esetekben, amikor az elektromos energia viszonylag alacsony frekvencián (50 vagy 60 Hz) keletkezik, gazdaságilag kifizetődőbb a nagyfeszültségű vezetékeken történő átvitel. Mint már említettük, ebben az esetben az elektromágneses mező a fémhuzalt körülvevő dielektrikumban terjed, és az energiának csak egy kis része hatol át a vezetéken, és melegítik. Az elektromosság nagy távolságra történő átvitelére jelenleg főként fémes alumíniumból vagy rézhuzalból készült vezetőképes csatornákat használnak. Ebben az esetben mind a nyitott légvezetékeket, mind az árnyékolt földkábeleket használják. Mindkét esetben az elektromágneses energia a vezetőt körülvevő dielektrikumban terjed, és ennek csak kis része (százaléktöredéke) megy el a vezető felmelegítéséhez. Nyitott vezetékek használatakor az átvitt energia egy része szabad térbe sugárzik.
A szabad térbe kisugárzott energia elhanyagolható (százalékos), ha az átviteli vezeték hossza jóval kisebb, mint a hullámhossz fele, 50 Hz-es frekvencián 6000 km, és az átvitel hosszával csaknem lineárisan növekszik. sor növekszik.
Mint fentebb említettük, a villamos energia átvitele jelenleg váltakozó feszültséggel történik. Ez annak köszönhető, hogy transzformátorokat lehet használni a váltakozó feszültség értékének megváltoztatására.
A gyakorlatban az elektromágneses tér több száz nanométer mélységig hatol a fémhuzalon. Általános esetben a vezetékekben előforduló veszteségek mértéke az átvitt elektromosság teljesítményétől, a vezetékek fémében lévő szennyeződések koncentrációjától és a hőmérséklettől függ. Természetesen minél melegebb a vezeték, annál nagyobb a veszteség benne.
Ezért a vezetékeket minél vastagabbnak kell megválasztani, minél nagyobb a rajtuk átvitt teljesítmény, és minél több a szennyeződés a vezetékek fémében. A vezetékek nedves környezetben történő oxidációja dielektromos film képződéséhez vezet a felületükön, és természetesen növeli a veszteségeket.
A nyílt távvezetékek nagy távolságra történő használatakor komoly problémát jelent a veszteségek növekedése, amelyet az elektromosság szabad térbe történő fokozott kisugárzása okoz.
Emlékeztetni kell arra, hogy az elektromos áram egyenáramú (f \u003d 0 Hz-en) továbbításakor az elektromágneses mező a vezetékek mentén is fénysebességgel közeli sebességgel terjed. Ebben az esetben a szabad térbe történő sugárzás miatti energiaveszteség jelentősen csökken. Ebben az esetben a vezetékek energiavesztesége gyakorlatilag nem csökken. Ezek jelentősen csökkenthetők szupravezetők használatával. Jelenleg azonban az elektromosság szupravezetőkkel történő átvitelét gyakorlatilag nem használják, elsősorban azért, mert nagyon alacsony hőmérsékletre kell hűteni őket. Ugyanakkor a vezetők hűtéséhez szükséges energia meghaladja az árnyékolt vezetékeken keresztül történő átvitel során fellépő elektromos veszteséget.
A rezonáns egyvezetékes rendszerrel távolról történő villamosenergia-átvitelt a hagyományos technológiákhoz képest alacsony gazdasági költségek jellemzik. Ugyanakkor gyakorlatilag nincs veszteség a vezetékekben (több százszor kisebb, mint a hagyományos elektromos energia átviteli módszernél). Jelentősen - a kábelek lefektetésének költsége akár 10-szeresére csökken. Magas szintű elektromos biztonságot nyújt a környezet és az emberek számára.
Leírás:
A modern energia egyik legsürgetőbb problémája a villamos energia távoli átvitele alacsony gazdasági költségek mellett és energiatakarékosság mellett.
A gyakorlatban az elektromos energia nagy távolságokon történő átviteléhez általában háromfázisú rendszereket használnak, amelyek megvalósításához legalább 4 vezetékek amelynek a következő jelentős hátrányai vannak:
– nagy elektromos energia veszteségek a vezetékekben, az úgynevezett joule-veszteségek,
– a közbenső transzformátor alállomások használatának szükségessége a vezetékek energiaveszteségének kompenzálására,
– balesetek bekövetkezése vezetékek rövidzárlatából, beleértve a veszélyes időjárási jelenségeket (erős szél, jég a vezetékeken stb.),
– nagy áramlás színesfémek,
– magas gazdasági költségek a háromfázisú elektromos hálózatok fektetéséhez (több millió rubel 1 km-enként).
A fent említett hátrányok kiküszöbölhetők az elektromos energia átvitelére szolgáló rezonáns egyvezetékes rendszer alkalmazásával, N. Tesla elképzelései alapján, a tudomány és a technika modern fejlődésének figyelembevételével módosított. Jelenleg az elektromos energia átvitelére szolgáló rezonáns egyvezetékes rendszer technológiáját fejlesztették ki.
Rezonáns egyvezetékes hullámvezető az 1-100 kHz-ig megnövelt frekvenciájú elektromos energiaátviteli rendszer zárt körben nem használ aktív vezetési áramot. A rezonáns hullámvezető egyvezetős vezetékben nincs zárt áramkör, nincsenek haladó áram- és feszültséghullámok, viszont vannak 90°-os fáziseltolású meddő kapacitív áram és feszültség álló (álló) hullámai. Ugyanakkor az aktív áram hiánya és az áramcsomópont jelenléte miatt vonalak nincs szükség és szükség magas hőmérsékletű vezetési mód létrehozására egy ilyen vezetékben, és a Joule-veszteségek jelentéktelenek a vezetékben lévő zárt aktív vezetési áramok hiánya és a nyitott kapacitív áram jelentéktelen értékei miatt a csomópontok közelében. álló áramhullámok a vonalban.
A javasolt technológia két 0,5-50 kHz frekvenciájú rezonáns áramkör és az áramkörök közötti egyvezetékes vezeték használatán alapul (lásd 1. ábra), 1-100 kV hálózati feszültséggel feszültségrezonancia üzemmódban. .
A vezeték vezeték az a vezetőcsatorna, amely mentén az elektromágneses energia mozog. Az elektromágneses tér energiája körben eloszlik karmester vonalak.
Rizs. 1. Rezonáns egyvezetékes erőátviteli rendszer elektromos áramköre
1 - nagyfrekvenciás generátor; 2 - a fokozó transzformátor rezonáns áramköre; 3 - egyvezetékes vonal; 4 - a lecsökkentő transzformátor rezonáns áramköre; 5 - egyenirányító; 6 - átalakító.
Amint azt a számítások és kísérletek mutatják, ezzel az elektromos energia átviteli módszerrel gyakorlatilag nincs veszteség a vezetékekben (több százszor kisebb, mint a hagyományos elektromos energia átviteli módszernél), és ez a technológia biztonságos a környezetre és az emberre.
A hagyományos áramellátó rendszernek a javasolt rendszerrel való harmonizálására illesztő eszközöket fejlesztettek ki és átalakítók, amelyek egyvezetékes vonal elejére és végére vannak felszerelve, és lehetővé teszik szabványos AC vagy DC elektromos berendezések használatát a bemeneten és a kimeneten.
Jelenleg a 100 kW teljesítményig terjedő erőátviteli technológiát fejlesztették ki. A nagyobb teljesítményű villamos energia átviteléhez fokozott teljesítményű és megbízhatóságú elektronikus eszközök (tranzisztorok, tirisztorok, diódák stb.) alkalmazása szükséges. További vizsgálatokat kell végezni a 100 kW-nál nagyobb teljesítményű villamos energiát fogyasztó tárgyak áramellátási problémájának megoldására.
Előnyök:
– az elektromos energia átvitele reaktív kapacitív árammal történik rezonáns üzemmódban,
– az energia jogosulatlan felhasználása nehézkes,
– az elektromos vezetékek építési költségeinek csökkentése,
– az elektromos légvezetékek egyvezetékes kábelvezetékekre történő cseréjének lehetősége,
– jelentős megtakarítás a színesfémeknél, mert a kábelszakasz 3-5-ször kisebb, mint egy hagyományos háromfázisú erőátviteli rendszer szakaszai, a vezetékek alumínium- és réztartalma 10-szeresére csökkenthető,
– a vezetékek fordulási sugarának jelentős csökkentése, ami nagyon fontos városi területeken történő kábelfektetéskor,
– jelentős (akár 10-szeres) csökkenés a kábelfektetési költségekben,
– nincs fázis-fázis zárlat,
– magas szintű elektromos biztonságot nyújt a környezet és az emberek számára,
– az egyvezetékes vonal teljesítményvesztesége kicsi,
- az elektromos áram nagy és ultra nagy távolságokra is továbbítható,
– rövidzárlat nem lehetséges egyvezetékes kábelben, és az egyvezetékes kábel nem okozhat tüzet,
- nincs szükség karbantartásra,
– alacsony mágneses tér jelenléte,
- az időjárási viszonyok nem befolyásolják,
– a természeti táj nem bolygatva,
- nincs elsőbbség
– gyakorlatilag nincs veszteség a vezetékekben (több százszor kisebb, mint a hagyományos elektromos energia átviteli módszernél).
hogyan továbbítják az elektromosságot nagy távolságokon
villamos energia nagy távolságra történő továbbítására szolgál
vezeték nélküli villamosenergia-átvitel távolról
villamos energia nagy távolságra történő átvitele vezetékek nélkül videó
elektromosság átvitele távolról történet bemutatás absztrakt üzenet
villamosenergia-veszteség nagy távolságra történő átvitel során
villamos energia távtranszformátorok bemutatása
rendszerproblémák a villamos energia nagy távolságra történő átvitelének elvei
villamos energia távolról történő előállítása és továbbítása
esszé az elektromosság távoli átviteléről
diagram az elektromos áram távolsági átvitelének módjairól
transzformátorok villamosenergia-átvitel távolról
villamos energia távolsági átvitele rezonáns egyvezetékes rendszer segítségével vezetékek nélkül transzformátor gyártási és elosztási veszteségek tyumenenergosbyt szolgáltatások díjai TNS energia vologdaenergosbyt a fogyasztóknak személyes számlán személyes fiók aktus hálózat krasnoyarskenergosbyt az internetes vonalon keresztül krasnoyarskenergosbyt energiaértékesítési séma telefon fizika szolgáltatásnyújtás a szervezés időtartama
Keresleti ráta 458
Szavazások
Iparosításra van szüksége hazánknak?
- Igen, igen (90%, 2486 szavazat)
- Nem, nem szükséges (6%, 178 szavazat)
- Nem tudom (4%, 77 szavazat)
Technológia keresése
Talált technológiák 1
Érdekes lehet:
-
Ismeretes, hogy a nagy hőerőműveket szénlelőhelyek vagy nagy gázvezetékek közelében építik, a vízerőműveket nagy folyókra építik, az atomerőműveket pedig a nagyvárosoktól, ahol a fő villamosenergia-fogyasztók, legfeljebb 30-50 km-re építik. található. Más szóval, a villamos energiát messze onnan termelik, ahol fogyasztják. Ezért át kell vinni a fogyasztási helyekre, ahová az erőátviteli vezetékek (TL) szolgálnak.
De tudtad, hogy egy 500 MW-os erőmű tipikus generátorteljesítménye és 10 kV feszültség mellett a vezetékek árama 50 ezer amper? Egy ilyen áram a Joule-Lenz törvény szerint, mindössze 1 ohm vezetékellenállással, másodpercenként annyi hőt bocsát ki, mint egy millió elektromos vízforraló egyszerre bekapcsolva!
A Q = I2Rt Joule-Lenz törvény szerint két lehetőség van a teljesítményveszteségek csökkentésére: csökkentjük a tápvezeték ellenállását (R), vagy csökkentjük benne az áramerősséget (I).
Tekintsük az első lehetőséget. Az ellenállás csökkentése érdekében vagy csökkentenie kell a vezetékek hosszát (és az energia nem éri el a fogyasztót), vagy növelnie kell a vastagságukat (és akkor nehézzé válnak, és letörhetik a támasztékokat). Mint látható, az első lehetőség a gyakorlatban nem megvalósítható.
Fontolja meg most a második lehetőséget. A transzformátor tanulmányozása során (lásd 10-h §) megjegyeztük, hogy a transzformátor növeli a feszültséget, ugyanakkor ugyanannyiszor csökkenti az áramerősséget. Ezért, mielőtt a generátor árama belépne a tápvezetékbe, nagyfeszültségű árammá alakul (átalakul). Ha a feszültséget 10 kV-ról 1000 kV-ra emeljük, azaz 100-szorosára, akkor az áramerősséget ugyanannyiszor csökkentjük. A Joule-Lenz törvény szerint a vezetékekben haszontalanul felszabaduló hőmennyiség 100 100-szorosára, azaz azonnal 10 000-szeresére csökken.
Az előző oldalon található ábra azt mutatja, hogy az 1. generátor által termelt villamos energia vastag vezetékeken 2 jut a 3. transzformátorhoz. A feszültség emelkedése után az áram viszonylag vékony 4 vezetékeken keresztül jut el a fogyasztókhoz. Ehhez speciális erős támasztékok 5 füzérekkel. 6 szigetelőt használnak.
Amikor a villamos energia a 4 vezetékeken keresztül eljut a fogyasztás helyére, egy 7 leléptető transzformátort használnak, amelyről energiát szolgáltatnak a fogyasztóknak 9. Más transzformátorok is táplálhatók, amelyek még jobban csökkentik a feszültséget.
A városba nagyfeszültségű vezetéken keresztül szállított energia általában három-négy lecsökkentő transzformátoron halad át. A feszültséget lépcsőzetesen csökkentik, hogy előállítsák az ipari és a háztartási fogyasztók által igényelt különféle feszültségeket. Ez feltételesen látható a diagramon.A tudósok évek óta küzdenek az elektromos költségek minimalizálásának kérdésével. Különféle módok és javaslatok léteznek, de a leghíresebb elmélet a vezeték nélküli elektromosság átvitele. Javasoljuk, hogy fontolja meg, hogyan valósítják meg, ki a feltalálója, és miért nem keltették még életre.
Elmélet
A vezeték nélküli elektromosság szó szerint az elektromos energia vezetékek nélküli átvitele. Az emberek gyakran hasonlítják össze az elektromos energia vezeték nélküli átvitelét az olyan információk továbbításával, mint a rádiók, mobiltelefonok vagy Wi-Fi internet-hozzáférés. A fő különbség az, hogy a rádiós vagy mikrohullámú átvitel olyan technológia, amelynek célja pontosan az információ visszaállítása és továbbítása, nem pedig az eredetileg az átvitelre fordított energia.
A vezeték nélküli villamos energia viszonylag új technológiai terület, de gyorsan növekszik. Jelenleg olyan módszereket fejlesztenek ki, amelyek segítségével hatékonyan és biztonságosan, megszakítás nélkül, távolról továbbíthatók az energia.
Hogyan működik a vezeték nélküli elektromosság
A fő munka pontosan a mágnesességen és az elektromágnesességen alapul, akárcsak a rádióműsorszórás esetében. A vezeték nélküli töltés, más néven induktív töltés, néhány egyszerű működési elven alapul, nevezetesen a technológia két tekercset igényel. Adó és vevő, amelyek együtt váltakozó, nem állandó áramú mágneses teret generálnak. Ez a mező viszont feszültséget okoz a vevőtekercsben; ez használható mobileszköz táplálására vagy akkumulátor töltésére.
Ha az elektromos áramot egy vezetéken keresztül irányítja, akkor kör alakú mágneses mező jön létre a kábel körül. Annak ellenére, hogy a mágneses tér a hurokra és a tekercsre is hatással van, a legerősebben a kábelen nyilvánul meg. Ha vesz egy második huzaltekercset, amelyen nincs elektromos áram, és a tekercset az első tekercs mágneses mezőjébe helyezi, az első tekercs elektromos árama a mágneses mezőn és a másodikon keresztül továbbítódik. tekercs, induktív csatolást hozva létre.
Vegyünk például egy elektromos fogkefét. Ebben a töltő egy konnektorhoz csatlakozik, amely elektromos áramot küld a töltő belsejében lévő tekercses vezetékre, amely mágneses mezőt hoz létre. A fogkefe belsejében van egy második tekercs, amikor az áram elkezd folyni, és a kialakult mágneses térnek köszönhetően a kefe töltődni kezd anélkül, hogy közvetlenül a 220 V-os tápegységre lenne csatlakoztatva.
Sztori
A vezeték nélküli energiaátvitelt az elektromos vezetékek átvitelének és elosztásának alternatívájaként először Nikola Tesla javasolta és mutatta be. 1899-ben a Tesla bemutatott egy vezeték nélküli átvitelt, amely az áramforrástól huszonöt mérföldre elhelyezkedő fénycsövek áramellátását szolgálta vezetékek nélkül. De akkoriban olcsóbb volt 25 mérföld rézdrót bekötése, mint a Tesla tapasztalata által megkívánt egyedi elektromos generátorok megépítése. Soha nem kapott szabadalmat, és a találmány a tudomány kukájában maradt.
Míg 1899-ben a Tesla volt az első, aki bemutatta a vezeték nélküli kommunikáció gyakorlati lehetőségeit, ma már nagyon kevés eszközt árulnak, ezek vezeték nélküli kefék, fejhallgatók, telefontöltők és egyebek.
Vezeték nélküli technológia
A vezeték nélküli energiaátvitel magában foglalja az elektromos energia vagy teljesítmény vezetékek nélküli távolsági átvitelét. Így az alapvető technológia az elektromosság, a mágnesesség és az elektromágnesesség fogalmain rejlik.
Mágnesesség
Ez egy alapvető természeti erő, amely bizonyos típusú anyagok vonzására vagy taszítására készteti egymást. A Föld pólusait tekintik az egyetlen állandó mágnesnek. A hurokban folyó áram olyan mágneses mezőket hoz létre, amelyek a váltakozó áram (AC) előállításához szükséges sebességben és időben különböznek az oszcilláló mágneses mezőktől. Az ebben az esetben megjelenő erőket az alábbi diagram mutatja.
Így jelenik meg a mágnesességAz elektromágnesesség a váltakozó elektromos és mágneses mezők kölcsönös függése.
Mágneses indukció
Ha egy vezető hurok váltóáramú áramforráshoz van csatlakoztatva, az rezgő mágneses teret hoz létre a hurokban és körül. Ha a második vezető hurok elég közel van, akkor felveszi ennek az oszcilláló mágneses mezőnek egy részét, ami viszont elektromos áramot generál vagy indukál a második tekercsben.
Videó: hogyan zajlik a vezeték nélküli villamos energia átvitel
Így az egyik ciklusról vagy tekercsről a másikra elektromos erőátvitel történik, amelyet mágneses indukciónak neveznek. Ilyen jelenségre példákat használnak elektromos transzformátorok és generátorok. Ez a koncepció az elektromágneses indukció Faraday törvényein alapul. Ott azt állítja, hogy amikor a tekercshez kapcsolt mágneses fluxus megváltozik, a tekercsben indukált EMF egyenlő a tekercs fordulatszámának és a fluxus változási sebességének szorzatával.
teljesítmény tengelykapcsoló
Erre a részre akkor van szükség, ha az egyik eszköz nem tud áramot továbbítani egy másik eszközhöz.
Mágneses kapcsolat akkor jön létre, ha egy tárgy mágneses tere képes elektromos áramot indukálni más eszközökkel, amelyek elérhetők.
Két eszközt kölcsönösen induktívan vagy mágnesesen csatoltnak neveznek, ha úgy vannak megtervezve, hogy áramváltozás következik be, amikor az egyik vezeték elektromágneses indukcióval feszültséget indukál a másik vezeték végein. Ez a kölcsönös induktivitásnak köszönhető
Technológia
Az induktív csatolás elve A két, egymással induktívan vagy mágnesesen csatolt eszközt úgy alakították ki, hogy az áram változását, amikor az egyik vezeték feszültséget indukál a másik vezeték végein, elektromágneses indukció hozza létre. Ez a kölcsönös induktivitásnak köszönhető.
Az induktív csatolást előnyben részesítik vezeték nélküli működési képessége és ütésállósága miatt.A rezonáns induktív csatolás az induktív csatolás és a rezonancia kombinációja. A rezonancia fogalmát használva két objektumot egymás jeleitől függően működőképessé tehet.
Amint a fenti diagramból látható, a rezonancia biztosítja a tekercs induktivitását. A kondenzátor párhuzamosan van csatlakoztatva a tekercseléssel. Az energia oda-vissza mozog a tekercset körülvevő mágneses mező és a kondenzátor körüli elektromos mező között. Itt a sugárzási veszteségek minimálisak lesznek.
Létezik a vezeték nélküli ionizált kommunikáció fogalma is.
Ez is megvalósítható, de itt egy kicsit több erőfeszítést kell tennie. Ez a technika már létezik a természetben, de aligha indokolt a megvalósítása, hiszen nagy, 2,11 M/m mágneses térre van szüksége. Richard Volras briliáns tudós, az örvénygenerátor fejlesztője fejlesztette ki, amely hőenergiát küld és továbbít nagy távolságokra, különösen speciális kollektorok segítségével. Az ilyen kapcsolat legegyszerűbb példája a villám.
Előnyök és hátrányok
Természetesen ennek a találmánynak megvannak a maga előnyei és hátrányai a vezetékes módszerekkel szemben. Meghívjuk Önt, hogy vegye figyelembe ezeket.
Az előnyök közé tartozik:
- a vezetékek teljes hiánya;
- Nincs szükség tápegységre;
- Nincs szükség akkumulátorra;
- Az energia átvitele hatékonyabb;
- Lényegesen kevesebb karbantartást igényel.
A hátrányok közé tartoznak a következők:
- A távolság korlátozott;
- a mágneses mezők nem olyan biztonságosak az emberek számára;
- az elektromos áram vezeték nélküli átvitele mikrohullámú sütővel vagy más elméletekkel gyakorlatilag lehetetlen otthon és saját kezűleg;
- magas beépítési költség.
Villamosenergia átvitel. Út az erőműtől a fogyasztóig. A veszteségek csökkentése a villamos energia átvitelében.
Tekintsük röviden az áramellátó rendszert, amely az elektromos energia átvitelére, átalakítására, elosztására és fogyasztására szolgáló elektromos eszközök csoportja. A fejezet kitágítja azoknak a látókörét, akik szeretnék megtanulni az otthoni elektromos hálózat helyes használatát.
Elektromos ellátás szabványos sémák szerint hajtják végre. Például a 2. ábrán. Az 1.4. ábra egy sugárirányú egyvonalas tápegység áramkört mutat az erőmű lelépő alállomásáról a 380 V feszültségű villamosenergia-fogyasztóhoz történő villamos energia továbbítására.
Az erőműből a 110-750 kV feszültségű villamos energia távvezetékeken (TL) keresztül jut el a fő- vagy regionális leágazó alállomásokhoz, ahol a feszültség 6-35 kV-ra csökken. A kapcsolóberendezésekből ezt a feszültséget légvezetékeken vagy kábeles távvezetékeken továbbítják a villamosenergia-fogyasztók közvetlen közelében elhelyezkedő transzformátor alállomásokhoz. Az alállomáson a feszültséget 380 V-ra csökkentik, és az elektromos áramot közvetlenül a házban látják el a fogyasztóhoz légvezetéken vagy kábelen keresztül. Ugyanakkor a vezetékeknek van egy negyedik (semleges) vezetéke 0, amely lehetővé teszi 220 V-os fázisfeszültség elérését, valamint az elektromos berendezések védelmét.
Ez a rendszer lehetővé teszi, hogy a villamos energiát a legkisebb veszteséggel továbbítsa a fogyasztóhoz. Ezért az erőműtől a fogyasztókhoz vezető úton a villamos energia egyik feszültségről a másikra alakul át. Az átalakítás egyszerűsített példája a villamosenergia-rendszer egy kis szakaszára az 1. ábrán látható. 1.5. Miért használjunk nagyfeszültséget? A számítás bonyolult, de a válasz egyszerű. A vezetékek hőveszteségének csökkentése nagy távolságokon történő átvitel során.A veszteségek az átfolyó áram nagyságától és a vezető átmérőjétől függenek, nem pedig az alkalmazott feszültségtől.
Például:
Tételezzük fel, hogy egy erőműből egy tőle 100 km-re lévő városba egy vezetéken 30 MW-ot kell továbbítani. Tekintettel arra, hogy a vezeték vezetékei elektromos ellenállással rendelkeznek, az áram felmelegíti őket. Ez a hő eloszlik és nem használható fel. A fűtésre fordított energia veszteség.Lehetetlen a veszteségeket nullára csökkenteni. De korlátozni kell őket. Ezért a megengedett veszteségeket normalizáljuk, azaz a vezeték vezetékeinek kiszámításakor és a feszültségének megválasztásakor azt feltételezzük, hogy a veszteségek nem haladják meg például a vonalon átvitt hasznos teljesítmény 10%-át. Példánkban ez 0,1-30 MW = 3 MW.
Például:
Ha nem alkalmazunk transzformációt, azaz 220 V feszültségen továbbítják a villamos energiát, akkor a veszteségek adott értékre való csökkentése érdekében a vezetékek keresztmetszetét hozzávetőleg 10 m2-re kellene növelni. Egy ilyen "huzal" átmérője meghaladja a 3 métert, és a fesztávon belüli tömeg több száz tonna.
Transzformációt alkalmazva, vagyis a vezeték feszültségét növelve, majd a fogyasztók helye közelében csökkentve a veszteségek csökkentésére egy másik módszert alkalmaznak: a vezeték áramát csökkentik. Ez a módszer nagyon hatékony, mivel a veszteségek arányosak az áram négyzetével. Valójában, ha a feszültség megduplázódik, az áram felére csökken, és a veszteségek 4-szeresére csökkennek. Ha a feszültséget 100-szorosára növeljük, akkor a veszteségek 100-szorosára csökkennek a második teljesítményig, azaz 10 000-szeresére.Például:
A feszültségnövelés hatékonyságának szemléltetésére kiemelem, hogy egy 500 kV-os háromfázisú váltakozó áramú távvezeték 1000 MW-ot ad át 1000 km-enként.Távvezetékek
Az elektromos hálózatok villamos energia szállítására és elosztására szolgálnak. Különböző feszültségű alállomásokból és vezetékekből állnak. Az erőművekben lépcsős transzformátor alállomásokat építenek, a villamos energiát nagy feszültségű vezetékeken nagy távolságra továbbítják. A fogyasztási helyeken lépcsőzetes transzformátor alállomások épülnek.
Az elektromos hálózat alapját általában föld alatti vagy felső nagyfeszültségű vezetékek képezik. A transzformátor alállomástól a bemeneti elosztókig, illetve azoktól az áramelosztó pontokig és a csoportos pajzsokig futó vezetékeket táphálózatnak nevezzük. Az ellátó hálózat rendszerint földalatti kisfeszültségű kábelvezetékekből áll.
A konstrukció elve szerint a hálózatokat nyitott és zárt hálózatokra osztják. A nyílt hálózat olyan vezetékeket foglal magában, amelyek az elektromos vevőegységekhez vagy csoportjaikhoz mennek, és az egyik oldalról kapják az áramot. A nyitott hálózatnak van néhány hátránya, nevezetesen, hogy a hálózat bármely pontján bekövetkező baleset esetén a vészszakaszon túl minden fogyasztó áramellátása leáll.
A zárt áramkörnek egy, kettő vagy több tápegysége lehet. Számos előny ellenére a zárt hálózatok még nem terjedtek el széles körben. A hálózat lefektetésének helyén külső és belső találhatók.
Villamos vezetékek készítésének módjai
Minden feszültség bizonyos bekötési módoknak felel meg. Ennek az az oka, hogy minél nagyobb a feszültség, annál nehezebb a vezetékek szigetelése. Például azokban a lakásokban, ahol a feszültség 220 V, a huzalozást gumi vagy műanyag szigetelésű vezetékekkel végzik. Ezek a vezetékek egyszerűek és olcsók.
Összehasonlíthatatlanul bonyolultabb egy több kilovoltra tervezett, transzformátorok között föld alá fektetett földkábel. A megnövekedett szigetelési követelmények mellett megnövekedett mechanikai szilárdsággal és korrózióállósággal is rendelkeznie kell.
A fogyasztók közvetlen áramellátásához a következőket használják:
♦ 6 (10) kV feszültségű lég- vagy kábeles távvezetékek erősáramú alállomásokhoz és nagyfeszültségű fogyasztókhoz;
♦ 380/220 V feszültségű kábeles távvezetékek kisfeszültségű teljesítményvevők közvetlen tápellátásához. A több tíz és több száz kilovoltos feszültség távoli átviteléhez légvezetékeket hoznak létre. A vezetékek magasan a talaj fölé emelkednek, szigetelésként levegőt használnak. A vezetékek közötti távolságot a továbbítani tervezett feszültség függvényében számítják ki. ábrán. Az 1.6. ábrán az 500, 220, 110, 35 és 10 kV feszültségű légvezetékek támasztékai láthatók azonos léptékben. Figyeld meg, hogyan nőnek a méretek és bonyolódnak a tervek az üzemi feszültség növekedésével!
Rizs. 1.6.
Például:
Az 500 kV-os vezetékoszlop egy hétemeletes épület magassága. A huzalfelfüggesztés magassága 27 m, a vezetékek közötti távolság 10,5 m, a szigetelők koszorújának hossza több mint 5 m. A folyami átkelőhelyek tartóinak magassága eléri a 70 métert. Tekintsük az erőátviteli vezetékek lehetőségeit részletesebben.Felső vezetékek
Meghatározás.
A légvezeték olyan eszköz, amely a szabadban elhelyezett vezetékeken keresztül villamos energiát továbbít vagy eloszt, és keresztirányú (konzolok), szigetelők és szerelvények segítségével támasztékokhoz vagy műszaki szerkezetekhez van rögzítve.Az "Elektromos szerelési szabályok" szerint a felsővezetékek feszültség szerint két csoportra oszthatók: 1000 V-ig terjedő feszültség és 1000 V feletti feszültség. Minden vezetékcsoportra meghatározzák a készülékükre vonatkozó műszaki követelményeket.
Felső vezetékek A 10 (6) kV-os feszültséget legszélesebb körben vidéken és kisvárosokban használják. Ennek oka a kábelvonalakhoz képest alacsonyabb költségük, kisebb beépítési sűrűségük stb.
A vezetékezéshez a felsővezetékek és hálózatok különféle vezetékeket és kábeleket használnak. A légvezetékek vezetékeinek anyagára vonatkozó fő követelmény az alacsony elektromos ellenállás. Ezenkívül a huzalok gyártásához használt anyagnak megfelelő mechanikai szilárdságúnak kell lennie, ellenállónak kell lennie a nedvességgel és a levegőben lévő vegyi anyagokkal szemben.
Jelenleg a leggyakrabban használt alumínium és acélhuzalok, amely lehetővé teszi a kevés színesfém (réz) megtakarítását és a vezetékek költségének csökkentését. A rézhuzalokat speciális vonalakon használják. Az alumínium alacsony mechanikai szilárdsággal rendelkezik, ami a meghajlás növekedéséhez és ennek megfelelően a támasztékok magasságának növekedéséhez vagy a fesztávolság hosszának csökkenéséhez vezet. Kis mennyiségű villamos energia rövid távolságra történő továbbításakor acélhuzalokat használnak.
Szigetelésre vezetékek és a villanyvezeték oszlopokhoz való rögzítése szolgálja vonali szigetelők, amelynek az elektromos szilárdság mellett megfelelő mechanikai szilárdsággal is kell rendelkeznie. A tartóra való rögzítés módjától függően megkülönböztetik a csapszeges szigetelőket (horgokra vagy csapokra vannak felszerelve) és felfüggesztik (füzérbe vannak szerelve, és speciális szerelvényekkel rögzítik a tartóhoz).
Pin szigetelők 35 kV-ig terjedő feszültségű vezetékeken használják. A szigetelő kialakítását és rendeltetését jelző betűkkel, az üzemi feszültséget jelző számokkal jelölik. A 400 V-os légvezetékeken TF, ShS, ShF tűs szigetelőket használnak. A szigetelők szimbólumaiban lévő betűk a következőket jelzik: T- távíró; F- porcelán; VAL VEL- üveg; ShS- tűs üveg; CHF- tű porcelán.
A tűs szigetelőket viszonylag könnyű vezetékek felakasztására használják, míg az útvonal körülményeitől függően különféle típusú huzalrögzítéseket alkalmaznak. A közbenső támaszokon lévő huzal általában a tűszigetelők fejére, a sarok- és horgonytartókra pedig a szigetelők nyakára van rögzítve. A saroktámaszokon a vezetéket a szigetelő külső oldalán helyezik el a vonal forgási szögéhez képest.
Függesztő szigetelők 35 kV-os és magasabb légvezetékeken használják. Porcelán- vagy üveglapból (szigetelődarabból), gömbgrafitos vaskupakból és rúdból állnak. A kupak foglalatának és a rúdfejnek a kialakítása biztosítja a szigetelők gömb alakú csuklós csatlakozását a füzérek elkészítésekor. A füzéreket támasztékokra szerelik össze és függesztik fel, és így biztosítják a szükséges szigetelést a vezetékek számára. A húrban lévő szigetelők száma a hálózati feszültségtől és a szigetelők típusától függ.
Az alumíniumhuzal szigetelőhöz való kötéséhez alumíniumhuzal, acélhuzalokhoz pedig lágyacél. A huzalok kötésekor általában egyszeri rögzítést végeznek, míg lakott területen és fokozott terhelésnél kettős rögzítést alkalmaznak. Kötés előtt egy kívánt hosszúságú (legalább 300 mm-es) huzalt készítünk.
fej kötött két különböző hosszúságú kötőhuzallal végezzük. Ezek a vezetékek a szigetelő nyakára vannak rögzítve, egymáshoz csavarva. A rövidebb huzal végeit a huzal köré tekerjük, és négyszer-ötször szorosan meghúzzuk a huzal körül. Egy másik vezeték végeit, a hosszabbakat, a szigetelő fejére helyezzük négyszer-ötször keresztben a vezetéken keresztül.
Az oldalsó kötéshez vesznek egy huzalt, ráhelyezik a szigetelő nyakára, és a nyak és a huzal köré tekerik úgy, hogy az egyik vége áthaladjon a huzalon és fentről lefelé hajlik, a másik pedig alulról felfelé. A huzal mindkét végét előre hozzuk, és a huzallal ismét a szigetelő nyaka köré tekerjük, a vezetékhez képest felcserélve.
Ezt követően a vezetéket szorosan hozzá kell húzni a szigetelő nyakához, és a kötőhuzal végeit a szigetelő ellentétes oldalairól hat-nyolcszor körbetekerik a huzalra. Az alumíniumhuzalok sérülésének elkerülése érdekében a kötési pontot néha alumíniumszalaggal tekerik. Nem szabad meghajlítani a vezetéket a szigetelőn a kötőhuzal erős megfeszítése miatt.
Drótkötés kézi fogóval végrehajtva. Ugyanakkor különös figyelmet kell fordítani a kötőhuzal huzalhoz való szorosságára és a kötőhuzal végeinek helyzetére (nem szabad kilógniuk). A tűszigetelőket acélkampókon vagy csapokon lévő támasztékokhoz rögzítik. A horgokat közvetlenül a fatartókba csavarják, a csapokat pedig fém, vasbeton vagy fa keresztmetszetekre szerelik fel. A szigetelők horgokra és csapokra történő rögzítéséhez átmeneti polietilén sapkákat használnak. A felmelegített kupakot ütközésig szorosan rányomják a csapra, majd rácsavarják a szigetelőt.
A vezetékeket vasbeton vagy fa támasztékokra függesztik fel felfüggesztés vagy tűs szigetelők segítségével. A légvezetékekhez csupasz vezetékeket használnak. Ez alól kivételt képeznek az épületek bemenetei – a szigetelt vezetékek, amelyeket az erőátviteli vonali támasztól a közvetlenül az épületre horgokra szerelt szigetelőkhöz húznak.
Figyelem!
Az alsó horog legalacsonyabb megengedett magassága a tartón (a talajszinttől): 1000 V-ig terjedő feszültségű vezetékekben a közbenső támaszoknál 7 m-től, az átmeneti tartóknál - 8,5 m; az 1000 V-nál nagyobb feszültségű vezetékekben a közbenső támasztékok alsó horogjának magassága 8,5 m, a sarok (horgony) támasztékok esetében - 8,35 m.asztal 1.1.
Az 1000 V-nál nagyobb feszültségű légvezetékek vezetékeinek minimális megengedett értékei
1.1. táblázatAz 1000 V-ig és 10 kV-ig terjedő feszültségű elektromos légvezetékeket és az objektumokhoz való tartóikat a táblázat tartalmazza. 1.2.
1.2. táblázat
