Режим реактивной мощности при работе линии без перепада и с перепадом напряжений. Схемы электропередач переменного тока. Возможности электропередач постоянного тока и области их применения, страница 7

В настоящее время в мире работает значительное количество электропередач постоянного тока (ППТ) и предполагается дальнейшее развитие их применения.

Уравнения длинной линии, рассмотренные выше (параграф 7.2), справедливы для линии с любой частотой, в том числе и для линии постоянного тока, для которой частота равна нулю:

где для w = 0

Величина g₀ для линии постоянного тока существенно меньше, чем для линий переменного тока и обычно ею пренебрегают. В этом случае в первом уравнении возникает неопределенность вида ¥.0. После раскрытия неопределенности при g₀ стремящемся к нулю, получим

U₁ = U₂ + I₂r₀l;    I₁ = I₂ = I.

Передаваемая мощность линии передачи постоянного тока может быть представлена выражением

                      (7.45) где 2R – сопротивление прямого и обратного провода ЛЭП;

DU% ‑ потеря напряжения в линии в процентах от U₁ или перепад напряжений.

Отсюда видно, что пропускная способность линии передачи постоянного тока определяется перепадом напряжений или относительной потерей напряжения. Последняя, как не трудно убедиться, равна относительной потере мощности. Действительно, относительные потери мощности в линии

равны относительной потере напряжения в линии.

Из выражения (7.31) видно, что необходимым условием передачи мощности по линии постоянного тока является наличие перепада напряжений по концам линии.

Установим зависимость передаваемой мощности Р от величины протяженности l. Для этого вместо выражения (7.45) запишем

или

Р l = const, где

Отсюда видно, что при заданных значениях напряжения и перепада напряжений передаваемая мощность обратно пропорциональна протяженности передачи постоянного тока.

Выразим передаваемую мощность в относительных единицах, приняв за базисную мощность короткого замыкания

Тогда вместо выражения (7.45) представим

и в относительных единицах

т.е. в относительных единицах передаваемая мощность равна относительной потере напряжения. Передаваемая мощность в именованных единицах будет

Напряжение, обеспечивающее передачу заданной мощности Р, может быть найдено по формуле

                                      (7.46)

Из формулы (7.46) видно, что напряжение передачи постоянного тока зависит от передаваемой мощности, дальности передачи и потери напряжения в линии. При заданном напряжении ППТ ее пропускная способность определяется принятым перепадом напряжения линии. Для повышения ее пропускной способности, также как и для электропередач переменного тока, необходимо повышение напряжения.

В электропередачах постоянного тока на постоянном токе работает только ЛЭП, на передающем конце электроэнергия вырабатывается на переменном токе, напряжение повышается трансформаторами переменного тока, который преобразуется в постоянный, а на приемном конце производится преобразование (инвертирование) постоянного тока в переменный.

На рис. 7.40 показаны структурные схемы вариантов систем передачи постоянного тока: а) передача по двум проводам без использования земли; б) передача по одному проводу с возвратом тока через “землю” (униполярное ППТ); в) передача по двум проводам с использованием “земли” в качестве нейтрального провода (биполярная ППТ).

По схеме рис. 7.40, а постоянный ток передается по двум проводам, изолированным от земли на полное напряжение передачи. В случае нарушения изоляции между какой‑либо точкой такой установки и землей не произойдет никакой аварии, и передача будет продолжать работать. При обрыве одного из проводов или при выходе из строя одной из преобразовательных установок на концах линии передача прекращается до устранения аварии. На рис. 7.40, б для передачи используется только один провод, изолированный от земли на полное напряжение, возврат тока происходит через землю: экономится один провод и потери энергии уменьшаются почти вдвое, так как сопротивление земли мало по сравнению с сопротивлением провода. Надежность такой линии невысока: не только обрыв провода или выход преобразователя из строя, но и нарушение изоляции в какой‑либо точке установки приводит к прекращению передачи. Для достижения достаточной надежности ответственную линию постоянного тока, использующую землю, надо осуществить в виде двух или нескольких независимых однопроводных цепей. Основной недостаток – опасность коррозии кабелей и других подземных сооружений.