Fils elèctrics de corrent continu

Els avantatges de les línies de transmissió de corrent continu són els següents:

1. El límit de potència transmesa al llarg de la línia no depèn de la seva longitud i és molt més gran que el de les línies elèctriques de corrent altern;

2. S'elimina el concepte de límit d'estabilitat estàtica característic de les línies de transmissió de CA aèries;

3. Els sistemes elèctrics connectats a línies de transmissió aèries amb corrent continu poden funcionar de manera asíncrona o amb freqüències diferents;

4. Només calen dos cables en comptes de tres, o fins i tot un si utilitzeu terra com a segon.

A la fig. 1. circuit de transmissió de CC bipolar presentat ("Dos pols - terra").

En aquesta figura, UD i UZ, subestacions convertidores (rectificadores i inversores); L — reactor o filtre per reduir la influència d'harmònics elevats, ondulacions de tensió i corrents d'emergència; rl és la resistència de línia; G, T: generadors i transformadors.

La generació i el consum d'electricitat es realitza amb corrent altern.

Fig. 1. Circuit de transmissió de CC en mode d'emergència

Els principals elements de la línia permanent:

1.Rectificadors d'alta tensió controlats a partir dels quals es munta el circuit de la subestació convertidora.

2. Inversors d'alta tensió controlats a partir dels quals també es munta el circuit de la subestació convertidora.

L'esquema de la subestació inversora no difereix fonamentalment de l'esquema de la subestació rectificadora, ja que els rectificadors són reversibles. L'única diferència és que s'han d'instal·lar dispositius compensadors, condensadors o compensadors síncrons a la subestació inversora per proporcionar als inversors una potència reactiva, que és al voltant del 50 ... 60% de la potència activa transmesa.

Els punts mitjans de les dues estacions convertidores en transmissió bipolar estan connectats a terra i els pols estan aïllats.

La tensió del pol UP és igual a la tensió del pol a terra. Per exemple, a la transmissió d'energia Volgograd-Donbass, la tensió del pol a terra és de +400 kV i la tensió del segon pol és de 400 kV. Tensió Ud entre pols 800 kV. La transmissió es pot dividir en dos semicircuits independents. En mode normal, amb punts iguals en semicircuits, el corrent a través del terra és proper a zero. Ambdós semicircuits de transmissió poden funcionar de manera autònoma i en cas de fallada d'un pol, la meitat de la potència es pot transmetre per l'altre pol amb un retorn per terra.

En cas d'avaria unipolar o de mig circuit, el segon mig circuit pot funcionar en un circuit unipolar.

Arròs. 2. Esquema de transmissió de corrent continu en mode d'emergència

En la transmissió unipolar, un pol està connectat a terra i hi ha un cable aïllat de terra. El segon cable està connectat a terra als dos costats de la transmissió o no hi ha.Aquest segon cable posat a terra s'utilitza en els casos en què l'ús de corrent a terra és inacceptable (per exemple, quan s'entra a les grans ciutats). Com a regla general, un circuit de transmissió unipolar pot consistir en un cable i terra, i un bipolar pot consistir en dos cables. L'experiència de transmissió a llarg termini de corrent continu a través del sòl fins a 1200 A.

Els circuits unipolars s'utilitzen per transmetre petites potències de fins a 100 … 200 MW a distàncies curtes. Es recomana transmetre grans potències a llargues distàncies mitjançant circuits bipolars.

Les subestacions convertidores, a causa dels equipaments complexos i cars, augmenten significativament el cost de la transmissió de CC Al mateix temps, la pròpia línia de CC és més barata que la CA, a causa de menys cables, aïllants, accessoris i suports més lleugers.

La capacitat de transferència d'energia de la línia permanent està determinada pel valor i la diferència de tensió als extrems de la línia, està limitada per les resistències actives de les línies i dispositius finals, així com per la potència de les subestacions convertidores.

La capacitat de càrrega de la línia DC és molt superior a la de la línia AC.

La potència total de la transmissió bipolar de la línia Volgograd-Donbass amb una tensió Ud = 800 kV és de 720 MW. La línia més gran del món Ekibastuz — Centre es va posar en funcionament amb UP = ± 750 kV, tensió entre pols Ud = 1500 kV i longitud 2500 km. La potència pot augmentar fins a 6000 MW.

L'àmbit d'aplicació principal de les línies de corrent continu és la transmissió de gran potència a llargues distàncies. Tanmateix, les propietats especials d'aquestes línies permeten utilitzar-les amb èxit també en altres casos.Per exemple, les línies de corrent continu són efectives quan cal travessar estrets de mar, així com per connectar sistemes asíncrons o sistemes que funcionen a diferents freqüències (les anomenades connexions DC).

Juntament amb les línies de corrent continu d'alta i ultra alta tensió, les línies de corrent continu de baixa i mitjana tensió també s'utilitzen en afers militars.

Els voltatges següents són comuns: baixa tensió - 6, 12, 24, 36,48, 60 volts, tensió mitjana - 110, 220, 400 volts.

Per a totes les tensions, les línies de corrent continu tenen els avantatges següents:

1. No requereixen un càlcul d'estabilitat.

2. La tensió en aquestes línies és més uniforme, ja que en estat estacionari no generen potència reactiva.

3. Les construccions de línies de corrent continu són més senzilles que les alternes: menys cadenes d'aïllants, menys consum de metall.

4. La direcció del flux de potència es pot invertir (línies reversibles).

Desavantatges:

1. La necessitat de construir subestacions terminals complexes amb un gran nombre de convertidors de tensió i equips auxiliars. Se sap que els rectificadors i inversors distorsionen significativament la forma d'ona de tensió al costat de CA. Per tant, cal instal·lar potents dispositius de suavització, que redueixen significativament la fiabilitat.

2. La selecció de potència des de la línia de CC encara és difícil.

3. A les línies de corrent continu, cal que la polaritat i la tensió als dos extrems siguin aproximadament la mateixa abans d'encendre.

Així, es pot concloure que a causa dels elevats costos de k0 (Fig.3), la construcció de línies elèctriques amb corrent continu (corba 2) només esdevé viable econòmicament a grans distàncies iguals a uns 1000 ... 1200 km (punt m).

Arròs. 3. La dependència dels costos de capital k de la longitud de la línia l per al corrent altern — 1 i per al corrent continu — 2

I. I. Meshteryakov