สายไฟฟ้ากระแสตรง

ข้อดีของสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงมีดังนี้

1. ขีด จำกัด ของกำลังส่งตามสายไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวและมากกว่าของสายไฟกระแสสลับ

2. แนวคิดของคุณลักษณะขีดจำกัดความเสถียรแบบคงที่ของสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับเหนือศีรษะจะถูกตัดออก

3. ระบบไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับสายส่งเหนือศีรษะด้วยไฟฟ้ากระแสตรงอาจทำงานแบบอะซิงโครนัสหรือมีความถี่ต่างกัน

4. ต้องใช้สายไฟเพียงสองเส้นแทนที่จะเป็นสามเส้นหรือแม้แต่เส้นเดียวหากคุณใช้กราวด์เป็นสายที่สอง

ในรูป 1. นำเสนอวงจรส่งกระแสตรงแบบสองขั้ว ("สองขั้ว - กราวด์")

ในรูปนี้ UD และ UZ สถานีย่อยตัวแปลง (วงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์) L — เครื่องปฏิกรณ์หรือตัวกรองเพื่อลดอิทธิพลของฮาร์มอนิกสูง ระลอกแรงดันไฟฟ้า และกระแสฉุกเฉิน rl คือแนวต้านของเส้น G, T — เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า

การผลิตและการใช้ไฟฟ้าดำเนินการโดยใช้กระแสสลับ

รูปที่. 1. วงจรส่งกระแสตรงในโหมดฉุกเฉิน

องค์ประกอบหลักของเส้นถาวร:

1.วงจรเรียงกระแสไฟฟ้าแรงสูงควบคุมซึ่งประกอบวงจรสถานีย่อยคอนเวอร์เตอร์

2. ควบคุมอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าแรงสูงซึ่งประกอบวงจรของสถานีย่อยคอนเวอร์เตอร์ด้วย

โครงร่างของสถานีย่อยอินเวอร์เตอร์ไม่แตกต่างจากโครงร่างของสถานีย่อยวงจรเรียงกระแสโดยพื้นฐานเนื่องจากวงจรเรียงกระแสสามารถย้อนกลับได้ ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือต้องติดตั้งอุปกรณ์ชดเชย ตัวเก็บประจุ หรือตัวชดเชยแบบซิงโครนัสที่สถานีย่อยของอินเวอร์เตอร์เพื่อให้อินเวอร์เตอร์มีกำลังปฏิกิริยาซึ่งประมาณ 50 ... 60% ของกำลังไฟฟ้าที่ส่ง

จุดกึ่งกลางของสถานีคอนเวอร์เตอร์สองสถานีในการส่งสัญญาณแบบสองขั้วมีการต่อลงดินและเสาถูกแยกออกจากกัน

แรงดันขั้ว UP เท่ากับแรงดันขั้วถึงกราวด์ ตัวอย่างเช่นในระบบส่งกำลัง Volgograd-Donbass แรงดันไฟฟ้าของเสาถึงพื้นคือ +400 kV และแรงดันไฟฟ้าของเสาที่สองคือ 400 kV แรงดัน Ud ระหว่างเสา 800 kV. การส่งสามารถแบ่งออกเป็นสองครึ่งวงจรอิสระ ในโหมดปกติ มีจุดเท่ากันในครึ่งวงจร กระแสผ่านกราวด์มีค่าใกล้เคียงศูนย์ ครึ่งวงจรการส่งทั้งสองสามารถทำงานได้อย่างอิสระ และในกรณีที่ขั้วหนึ่งขัดข้อง ครึ่งหนึ่งของกำลังจะถูกส่งผ่านอีกขั้วหนึ่งโดยส่งกลับผ่านกราวด์

ในกรณีที่เกิดฟอลต์ขั้วเดียวหรือครึ่งวงจรเดียว วงจรครึ่งหลังจะทำงานบนวงจรขั้วเดียวได้

ข้าว. 2. รูปแบบการส่งกระแสตรงในโหมดฉุกเฉิน

ในการส่งแบบขั้วเดียว ขั้วหนึ่งต่อสายดินและมีสายหนึ่งหุ้มฉนวนจากกราวด์ สายที่สองต่อสายดินทั้งสองด้านของชุดเกียร์หรือขาดหายไปสายที่สองที่มีสายดินดังกล่าวจะใช้ในกรณีที่ไม่สามารถยอมรับการใช้กระแสในสายดินได้ (เช่น เมื่อเข้าสู่เมืองใหญ่) ตามกฎแล้ว วงจรส่งสัญญาณแบบขั้วเดียวสามารถประกอบด้วยสายไฟหนึ่งเส้นและกราวด์ และวงจรไฟฟ้าสองขั้วสามารถประกอบด้วยสายไฟสองเส้น ประสบการณ์การส่งกระแสตรงระยะยาวผ่านพื้นดินสูงถึง 1200 A

วงจรยูนิโพลาร์ใช้ในการส่งพลังงานขนาดเล็กถึง 100 … 200 เมกะวัตต์ในระยะทางสั้นๆ ขอแนะนำให้ส่งกำลังขนาดใหญ่ในระยะทางไกลโดยใช้วงจรสองขั้ว

สถานีย่อยตัวแปลงเนื่องจากอุปกรณ์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพงทำให้ต้นทุนการส่ง DC เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในขณะเดียวกันสาย DC เองก็มีราคาถูกกว่า AC เนื่องจากสายไฟฉนวนอุปกรณ์และตัวรองรับที่เบากว่า

ความสามารถในการถ่ายโอนพลังงานของสายถาวรถูกกำหนดโดยค่าและความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่ปลายสาย มันถูกจำกัดโดยความต้านทานที่ใช้งานของสายและอุปกรณ์ปลายทาง เช่นเดียวกับพลังของสถานีย่อยการแปลง

ความจุของสาย DC นั้นสูงกว่าสาย AC มาก

กำลังรวมของการส่งสัญญาณสองขั้วของสาย Volgograd-Donbass ที่มีแรงดันไฟฟ้า Ud = 800 kV คือ 720 MW สาย Ekibastuz ที่ใหญ่ที่สุดในโลก - ศูนย์ถูกนำไปใช้งานด้วย UP = ± 750 kV, แรงดันไฟฟ้าระหว่างเสา Ud = 1,500 kV และความยาว 2,500 กม. สามารถเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าได้ถึง 6,000 เมกะวัตต์

พื้นที่ใช้งานหลักของสายไฟฟ้ากระแสตรงคือการส่งไฟฟ้าขนาดใหญ่ในระยะทางไกล อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติพิเศษของสายเหล่านี้ช่วยให้สามารถใช้งานได้สำเร็จในกรณีอื่นๆ เช่นกันตัวอย่างเช่น สายไฟฟ้ากระแสตรงมีผลเมื่อจำเป็นต้องข้ามช่องแคบทะเล เช่นเดียวกับการเชื่อมต่อระบบอะซิงโครนัสหรือระบบปฏิบัติการที่ความถี่ต่างกัน (เรียกว่าการเชื่อมต่อกระแสตรง)

นอกจากสายไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูงและสูงพิเศษแล้ว สายไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำและปานกลางยังใช้ในกิจการทางทหารอีกด้วย

แรงดันไฟฟ้าต่อไปนี้เป็นเรื่องปกติ: แรงดันไฟฟ้าต่ำ — 6, 12, 24, 36.48, 60 โวลต์, แรงดันไฟฟ้าปานกลาง — 110, 220, 400 โวลต์

สำหรับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด สาย DC มีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. ไม่ต้องการการคำนวณความเสถียร

2. แรงดันไฟฟ้าในสายดังกล่าวมีความสม่ำเสมอมากกว่าเนื่องจากในสภาวะคงที่จะไม่สร้างพลังงานปฏิกิริยา

3. การสร้างสายไฟฟ้ากระแสตรงนั้นง่ายกว่าสายไฟฟ้ากระแสสลับ: มีสายฉนวนน้อยกว่า, ใช้โลหะน้อยกว่า

4. ทิศทางการไหลของพลังงานสามารถย้อนกลับได้ (เส้นย้อนกลับ)

ข้อเสีย:

1. ความจำเป็นในการสร้างสถานีย่อยเทอร์มินัลที่ซับซ้อนพร้อมตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าและอุปกรณ์เสริมจำนวนมาก วงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์เป็นที่รู้กันว่าบิดเบือนรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าในด้านไฟฟ้ากระแสสลับอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ปรับความเรียบที่ทรงพลังซึ่งลดความน่าเชื่อถือลงอย่างมาก

2. การเลือกไฟจากสาย DC ยังทำได้ยาก

3. ในสายไฟฟ้ากระแสตรง ขั้วและแรงดันที่ปลายทั้งสองด้านจะต้องใกล้เคียงกันก่อนที่จะเปิดสวิตช์

ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่าเนื่องจากค่าใช้จ่ายสูงของ k0 (รูปที่3) การสร้างสายส่งไฟฟ้าด้วยกระแสตรง (เส้นโค้ง 2) เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจเฉพาะในระยะทางที่มากเท่ากับประมาณ 1,000 ... 1200 กม. (จุด ม.)

ข้าว. 3. การพึ่งพาต้นทุนทุน k กับความยาวของเส้น ล. สำหรับกระแสสลับ — 1 และสำหรับกระแสตรง — 2

I. I. เมชเทอยาคอฟ