Нужна грамотная консультация?
|
Многомиллионные убытки из-за потерь мощности на линиях электропередачПредставьте: электростанция — это гигантская АЗС, а провода ЛЭП — бесконечная трасса. Но в отличие от машины, где можно залить полный бак, электричество по пути «проливается» через стены проводов. Виной всему сопротивление металлов — как трение в двигателе, от которого никуда не деться. Почему это проблема?
Физический закон: Сопротивление нельзя отменить — разве что охладить провода до -200°C, как в лабораториях с сверхпроводниками. Но это пока фантастика — примерно как заправка машины антиматерией. Сегодня инженеры борются за каждый процент КПД: - Утолщают «дорожное полотно» — увеличивают сечение проводов - Повышают «октановое число» — растят напряжение до 750 кВ - Строят «обходные пути» — локальные подстанции ближе к потребителям Но факт остаётся: чтобы в вашей розетке было 220В, электростанция «заливает» 230В. Разница — плата за «логистику» энергии в мире, где каждый новый смартфон или электромобиль добавляет груза в этот бесконечный энергопоезд. Где и насколько происходят потери?
Задачей энергетиков является не только обеспечение своих потребителей электроэнергией, а и максимально возможное сокращение потерь на ЛЭП,
поскольку данные потери имеют достаточно большое значение. Чем меньше величина напряжения на линии, тем больше процентов потерь.
Так, для низковольтных линий (220 В – бытовая электросеть), процент потерь составляет около 6%.
Потери происходят и на трансформаторах (около 3%). То есть, если от трансформатора мощностью 100 кВт подаётся ток напряжением 220 В для обеспечения жилого дома
(к примеру, включающим 100 квартир) электроэнергией, на ЛЭП и внутри трансформатора ежечасно будет выделяться энергия в виде тепла
(при прохождении тока проводники нагреваются), равная 9 % от потребляемой: если трансформатор работает на полную мощность
(в каждой из сотни квартир электросеть нагружена на 1 кВт), то мощность потерь составит 9 кВт.
Как снизить потери электроэнергии?
Существуют линии с напряжением около миллиона вольт, они имеют самый низкий процент потерь мощности – до 1%.
Но при таком высоком напряжении один процент – это около 6-7 киловатт на 1 км ЛЭП.
Если такая электромагистраль имеет протяжность 600 км (от электростанции к понижающему трансформатору),
то ежечасно на ней будет теряться 4200 кВт*час электроэнергии, что приносит производителю убыток 4200 руб/час.
Но по сравнению с тем, какой многомиллионный доход приносит производителю полезная мощность этой высоковольтной ЛЭП, этот убыток не так уж и велик.
Тем не менее, за год на данной линии будет потеряно электроэнергии на сумму почти 36 млн. руб.
Но такие высоковольтные линии не очень распространены. Да и расстояние между электростанциями и потребителями энергетики стремятся сократить до минимума.
Также они стараются как можно больше увеличивать площадь поперечного сечения проводов (чем больше площадь, тем меньше электрическое сопротивление и проценты потерь).
Как известно потеря мощности в линиях электропередач, зависит от тока и сопротивления провода.
С учетом этого и получило развитие линий высокого и сверхвысокого напряжения для передачи больших мощностей с минимальным током, а,
следовательно, и с минимальными потерями. Высоковольтная линия постоянного тока: энергомагистраль для гигаваттов
В 1960 году инженеры решили, что передавать электричество на тысячи километров — всё равно что гнать грузовик через горный серпантин.
Нужен надёжный «дизель» вместо бензинового двигателя. Так родилась идея высоковольтных линий постоянного тока (HVDC) —
энергетических автобанов, где ток движется без лишних виражей. Преимущества перед «обычными» ЛЭП:
Но есть нюанс: чтобы загнать переменный ток в «прямолинейное русло», нужны преобразователи — эдакие КПП для электронов. Сначала ток выпрямляется, как путь после серпантина, а перед потребителем снова становится переменным — как трёхфазный двигатель в заводском цехе. Где развернулись HVDC:
Инженерный факт: КПД HVDC достигает 95% — выше, чем у лучших дизельных моторов. А потерять 5% на 3000 км — всё равно что пролить стакан воды из цистерны. Вот она — сила прямого тока! ![]() |
|||