Per què la transmissió d'electricitat a una distància es produeix a una tensió augmentada

Avui dia, la transmissió d'energia elèctrica a distància es realitza sempre a una tensió augmentada, que es mesura en desenes i centenars de quilovolts. A tot el món, les centrals elèctriques de diversos tipus generen gigawatts d'electricitat. Aquesta electricitat es distribueix a les ciutats i pobles mitjançant cables que podem veure per exemple a les carreteres i vies de ferrocarril, on invariablement es fixen en pals alts amb llargs aïllants. Però, per què la transmissió sempre és d'alta tensió? D'això en parlarem més endavant.

Imagineu haver de transmetre energia elèctrica a través de cables d'almenys 1000 watts en una distància de 10 quilòmetres en forma de corrent altern amb pèrdues de potència mínimes, un potent reflector de quilowatts. Què faràs? Evidentment, la tensió s'haurà de convertir, reduir o augmentar d'una manera o altra. utilitzant un transformador.

Suposem que una font (un petit generador de gasolina) produeix una tensió de 220 volts, mentre que a la teva disposició hi ha un cable de coure de dos nuclis amb una secció transversal de cada nucli de 35 mm quadrats. Durant 10 quilòmetres, aquest cable donarà una resistència activa d'uns 10 ohms.

Una càrrega d'1 kW té una resistència d'uns 50 ohms. I què passa si la tensió transmesa es manté en 220 volts? Això significa que una sisena part de la tensió (caiguda) al cable de transmissió, que serà d'uns 36 volts. Així que al llarg del camí es van perdre uns 130 W; només van escalfar els cables de transmissió. I als projectors no obtenim 220 volts, sinó 183 volts. L'eficiència de transmissió va resultar ser del 87%, i això encara ignora la resistència inductiva dels cables de transmissió.

El fet és que les pèrdues actives als cables de transmissió sempre són directament proporcionals al quadrat del corrent (vegeu Llei d'Ohm). Per tant, si la transferència de la mateixa potència es realitza a una tensió més alta, la caiguda de tensió als cables no serà un factor tan perjudicial.

Suposem ara una situació diferent. Tenim el mateix generador de gasolina que produeix 220 volts, els mateixos 10 quilòmetres de cable amb una resistència activa de 10 ohms i els mateixos projectors d'1 kW, però a sobre encara hi ha dos transformadors de quilowatts, el primer dels quals amplifica 220 -22000 volts. Situat a prop del generador i connectat a ell mitjançant una bobina de baixa tensió i una bobina d'alta tensió, connectada als cables de transmissió. I el segon transformador, a una distància de 10 quilòmetres, és un transformador reductor de 22000-220 volts, a la bobina de baixa tensió a la qual està connectat un projector, i la bobina d'alta tensió s'alimenta pels cables de transmissió.

Per tant, amb una potència de càrrega de 1000 watts a una tensió de 22000 volts, el corrent al cable de transmissió (aquí podeu fer-ho sense tenir en compte el component reactiu) només serà de 45 mA, el que significa que no cauran 36 volts. ell (com era sense transformadors), però només 0,45 volts! Les pèrdues ja no seran de 130 W, sinó només de 20 mW. L'eficiència d'aquesta transmissió a tensió augmentada serà del 99,99%. És per això que l'augment és més efectiu.

En el nostre exemple, la situació es considera amb cruesa, i l'ús de transformadors cars per a un propòsit domèstic tan senzill seria sens dubte una solució inadequada. Però a escala de països i fins i tot de regions, quan es tracta de distàncies de centenars de quilòmetres i de grans potències transmeses, el cost de l'electricitat que es pot perdre és mil vegades més gran que tots els costos dels transformadors. És per això que quan es transmet electricitat a distància, sempre s'aplica una tensió augmentada, mesurada en centenars de quilovolts, per reduir les pèrdues de potència durant la transmissió.

El creixement continu del consum d'electricitat, la concentració de la capacitat de producció a les centrals elèctriques, la reducció de zones lliures, l'enduriment dels requisits de protecció del medi ambient, la inflació i l'augment dels preus del sòl, així com una sèrie d'altres factors, dicten fortament l'augment. en la capacitat de transmissió de les línies de transport d'electricitat.

Els dissenys de diverses línies elèctriques es revisen aquí: El dispositiu de diferents línies elèctriques amb diferent voltatge

La interconnexió dels sistemes energètics, l'augment de la capacitat de les centrals elèctriques i el conjunt dels sistemes van acompanyats d'un augment de les distàncies i els fluxos d'energia transmesa per la línia elèctrica.Sense línies elèctriques d'alta tensió potents, és impossible subministrar energia de les grans centrals elèctriques modernes.

Sistema energètic unificat permet garantir el trasllat de reserva de potència a aquelles zones on és necessari, relacionades amb treballs de reparació o condicions d'emergència, es podrà traslladar l'excés de potència d'oest a est o viceversa, a causa del canvi de cinturó. en el temps.

Gràcies a les transmissions de llarga distància, va ser possible construir centrals elèctriques de superpotència i aprofitar al màxim la seva energia.

Les inversions per a la transmissió d'1 kW de potència a una distància determinada a una tensió de 500 kV són 3,5 vegades més baixes que a una tensió de 220 kV, i un 30-40% més baixes que a una tensió de 330-400 kV.

Els costos de transferir 1 kW • h d'energia a una tensió de 500 kV són dues vegades menors que a una tensió de 220 kV i un 33 — 40% més baixes que a una tensió de 330 o 400 kV. Les capacitats tècniques de la tensió de 500 kV (energia natural, distància de transmissió) són de 2 a 2,5 vegades superiors a les de 330 kV i 1,5 vegades superiors a 400 kV.

Una línia de 220 kV pot transmetre una potència de 200 — 250 MW a una distància de 200 — 250 km, una línia de 330 kV — una potència de 400 — 500 MW a una distància de 500 km, una línia de 400 kV — una potència de 600 — 700 MW a una distància de fins a 900 km. La tensió de 500 kV proporciona una transmissió de potència de 750 - 1000 MW a través d'un circuit a una distància de fins a 1000 - 1200 km.