Doğru akım elektrik telleri
Doğru akım iletim hatlarının avantajları şunlardır:
1. Hat boyunca iletilen gücün sınırı, hattın uzunluğuna bağlı değildir ve alternatif akım güç hatlarınınkinden çok daha fazladır;
2. Havai AC iletim hatlarına özgü bir statik stabilite limiti kavramı ortadan kaldırılmıştır;
3. Doğru akım ile havai iletim hatlarına bağlı elektrik sistemleri asenkron veya farklı frekanslarda çalışabilir;
4. Üç yerine sadece iki kablo gerekir, hatta ikinci olarak toprak kullanıyorsanız bir kablo gerekir.
İncirde. 1. sunulan iki kutuplu DC iletim devresi ("İki kutuplu - toprak").
Bu şekilde UD ve UZ dönüştürücü (doğrultucu ve evirici) trafo merkezleri; L — yüksek harmoniklerin, voltaj dalgalanmalarının ve acil durum akımlarının etkisini azaltmak için reaktör veya filtre; rl hat direncidir; G, T — jeneratörler ve transformatörler.
Elektrik üretimi ve tüketimi alternatif akımla gerçekleştirilir.
İncir. 1. Acil durum modunda DC iletim devresi
Kalıcı hattın ana unsurları:
1.Dönüştürücü trafo merkezi devresinin monte edildiği kontrollü yüksek voltaj redresörleri.
2. Dönüştürücü trafo merkezinin devresinin de monte edildiği kontrollü yüksek gerilim invertörleri.
Doğrultucular tersine çevrilebildiğinden, inverter trafo merkezinin şeması, doğrultucu trafo merkezinin şemasından temel olarak farklı değildir. Tek fark, eviricilere iletilen aktif gücün yaklaşık %50 ... 60'ı kadar olan reaktif güç sağlamak için evirici trafo merkezinde kompanzasyon cihazları, kapasitörler veya senkron kompansatörlerin kurulması gerektiğidir.
Bipolar iletimde iki dönüştürücü istasyonun orta noktaları topraklanmış ve kutuplar izole edilmiştir.
UP kutup gerilimi, kutup-toprak gerilimine eşittir. Örneğin Volgograd-Donbass enerji iletiminde direğin toprağa olan gerilimi +400 kV, ikinci kutbun gerilimi ise 400 kV'tur. Kutuplar arası gerilim Ud 800 kV. Şanzıman iki bağımsız yarım devreye bölünebilir. Yarım devrelerde eşit noktalarla normal modda, topraktan geçen akım sıfıra yakındır. Her iki iletim yarım devresi de otonom olarak çalışabilir ve bir kutbun arızalanması durumunda gücün yarısı diğer kutba topraktan dönüş ile iletilebilir.
Tek kutuplu veya tek yarım devre arızası durumunda, ikinci yarım devre tek kutuplu devrede çalışabilir.
Pirinç. 2. Acil durum modunda doğru akım iletim şeması
Tek kutuplu iletimde bir kutup topraklıdır ve topraktan izole edilmiş bir tel vardır. İkinci kablo ya şanzımanın her iki tarafında topraklanmıştır ya da yoktur.Böyle bir topraklanmış ikinci tel, toprakta akım kullanımının kabul edilemez olduğu durumlarda (örneğin, büyük şehirlere girerken) kullanılır. Kural olarak, tek kutuplu bir iletim devresi bir tel ve topraktan oluşabilir ve iki kutuplu bir devre iki kablodan oluşabilir. 1200 A'ya kadar zeminden uzun süreli doğru akım iletimi deneyimi.
Tek kutuplu devreler, kısa mesafelerde 100 … 200 MW'a kadar olan küçük güçleri iletmek için kullanılır. Çift kutuplu devreler kullanılarak uzun mesafelerde büyük güçlerin iletilmesi önerilir.
Karmaşık ve pahalı ekipman nedeniyle dönüştürücü trafo merkezleri, DC iletiminin maliyetini önemli ölçüde artırır.Aynı zamanda, daha az kablo, yalıtkan, bağlantı parçası ve daha hafif destek nedeniyle DC hattının kendisi AC'den daha ucuzdur.
Kalıcı hattın enerji aktarım kapasitesi, hattın uçlarındaki değer ve gerilim farkı ile belirlenir, hatların ve uç cihazların aktif dirençlerinin yanı sıra dönüştürücü trafo merkezlerinin gücü ile sınırlıdır.
DC hattın taşıma kapasitesi AC hattınkinden çok daha yüksektir.
Ud = 800 kV gerilimli Volgograd-Donbass hattının iki kutuplu iletiminin toplam gücü 720 MW'tır. Dünyanın en büyük hattı Ekibastuz — Merkez UP = ± 750 kV, kutuplar arası gerilim Ud = 1500 kV ve uzunluğu 2500 km ile işletmeye açıldı. Güç kapasitesi 6000 MW'a kadar artırılabilir.
Doğru akım hatlarının ana uygulama alanı, büyük güçlerin uzun mesafelere iletilmesidir. Ancak bu hatların kendine has özellikleri başka durumlarda da başarılı bir şekilde kullanılmasına olanak sağlamaktadır.Örneğin, doğru akım hatları, deniz boğazlarını geçmek gerektiğinde ve ayrıca asenkron sistemleri veya farklı frekanslarda çalışan sistemleri (sözde DC bağlantıları) bağlamak gerektiğinde etkilidir.
Askeri işlerde yüksek ve ultra yüksek gerilim doğru akım hatlarının yanı sıra alçak ve orta gerilim doğru akım hatları da kullanılmaktadır.
Aşağıdaki voltajlar yaygındır: düşük voltaj - 6, 12, 24, 36.48, 60 volt, orta voltaj - 110, 220, 400 volt.
Tüm voltajlar için, DC hatları aşağıdaki avantajlara sahiptir:
1. Stabilite hesabı gerektirmezler.
2. Bu tür hatlardaki voltaj daha düzgündür, çünkü sabit durumda reaktif güç üretmezler.
3. Doğru akım hatlarının konstrüksiyonu alternatif hatlardan daha basittir: daha az izolatör dizisi, daha az metal tüketimi.
4. Güç akışının yönü tersine çevrilebilir (ters çevrilebilir hatlar).
Dezavantajları:
1. Çok sayıda voltaj dönüştürücü ve yardımcı ekipman içeren karmaşık terminal trafo merkezleri inşa etme ihtiyacı. Doğrultucular ve invertörlerin AC tarafındaki gerilim dalga biçimini önemli ölçüde bozduğu bilinmektedir. Bu nedenle, güvenilirliği önemli ölçüde azaltan güçlü düzeltme cihazlarının kurulması gerekir.
2. DC hattan güç seçimi hala zordur.
3. Doğru akım hatlarında, açmadan önce kutupların ve her iki uçtaki voltajın yaklaşık olarak aynı olması gerekir.
Böylece, k0'ın yüksek maliyetlerinden kaynaklandığı sonucuna varmak mümkündür (Şekil 1).3), doğru akımla (eğri 2) güç hatlarının inşası, yalnızca yaklaşık 1000 ... 1200 km'ye (m noktası) eşit büyük mesafelerde ekonomik olarak mümkün hale gelir.
Pirinç. 3. Alternatif akım - 1 ve doğru akım - 2 için sermaye maliyetlerinin l hattının uzunluğuna bağımlılığı k
I. I. Meshteryakov