Энергияны айнымалы мен тұрақты токпен үлкен қашықтыққа беру

Жүздеген және одан да көп километрлі ұзын желілер айнымалы да тұрақты да токпен 220-дан 1150 кВ-қа және одан да жоғары кекрнеуде жүзеге асырылады.

Энергяның айнымалы ток желілері бойынша берілісі. Энергия ірі жүктеме аралығынан алшақтатылған қуатты жылумен гидравликалық электр станциясынан өте жоғары кернеуде өзгерте отырып, тұтынушыларға желі бойынша беріледі. Бір уақытта мұндай желілер энергия жүйелері арасындағы байланыс үшін құрылады (жүйе аралық ұсыныстар). Берілетін қуат пен электр берудің тағайындалуына байланысты бұл желілер бір және екі тізбекті және үлкен мөлшердегі тізбекпен құрылады. Байланыс схемасының принципі бойынша орындалған мұндай берілістің мүмкінді екі тізбекті схемасы сурет 9-да көрсетілген.и выше

Пс1 – аралық жүйе қосылатын ішкі станция; Пс2 және Пс3 – аралық жүйенің ішкі станциялары; Р- реакторлар; Г- беруші станцияның генераторлары; Тр – трансформаторлар; АТ- автотрансформаторлар; УПК – ұзын сиымдылық компенсациялау қондырғысы. Ұзындығы 1000—1300 км асқан кернеулі мұндай желілердің өткізу қабілеттілігі жоғарлату үшін компенсациялау құрылғылары (КУ) қолданылады.олардың көмегімен желі параметрлерін (индуктивті кедергімен сиымдылық өткізгіштігі) өзгеруге болады. Бұл құрылғылар берілістің беруші үшына, қабылдау жүйесінің ішкі станцияларына және аралық ішкістанцияларға тізбектей және параллель қосыла алады. Суретте желінің индуктивті кедергісінің бір бөлігін компенсациялаудың ұзын сиымдылық компенсация қондырғысы көрсетілген. УПК – конденсаторының реактивті қуатымен желі аймақтарының сиымдылық өткізгіштігін сіңіру үшін реактор (Р) түріндегі көлденең компенсациялау құралдары орнатылады. Үлкен қуаттарды аса ұзық қашықтыққа беру бірқатар шаралар арқылы жүзеге асырылады, соның ішінде:

1) аралық Пс 200—400 км қашықтықта орнатумен, олар мынандай қызмет атқарады а) ұзындығы жүздеген километрдегі аралықты желілер кезінде өте маңызды қуатты іріктеуүшін; б) бүлінген кездегі электр берілістің өткізу қабілеттілігін жоғарлату үшін. Шынында, электстанцияның параллель түрде жұмыс істеуінің тұрақтылық шарты бойынша ең жоғары беруші қуат, бізге белгілі, мына өрнекпен анықталады.

Р=ЕU/Хпер, (1)

мұндағы Е және U — беруші станция генераторларың ЭҚК және қабылдау жүйесінің кернеуі; Хпер — барлық беріліс жүйесінің қортынды кедергісі.

Хпер аз болған сайын, сонша көп қуатты келесі жері арқылы жіберуге болады. Арасынша, R нүктесінде зақымдану кезіңде көрсетілгендей, барлық бүлінген Л1 желісі істен шығады. Қоректену тек Л2 желісі бойынша жалғасады. Хпер кедергісі басқа тең шарттар кезінде 2 есе өседі де, көрсету бүліну кезіндегі өткізу қабілеті 2 есе азаяды. В1 және В2 ажыратқыштар арасындағы зақымдану кездегі ПП айырып-қосқыш пунктісі бар схемасында желінің тек осы аймақта ғана жұмыс істиді. Екі айырып-қосқышы пунктеріндегі Хпер кедергісі енді 2 есе емес, ал 1,33 есеге өседі, яғни өткізу қабілеті де 1,33 есеге кемейді. ПП үлкен болған сайын желі аймағы бүлінген кездегі Хпер аз және өткізу қабілеттілігі жоғары. Көрініс, егер ПП саны жоғарлаған және Хпер азайған кездегі өткізу қабілетінің жоғарлаған, бірақ әрбір қосымша ПП қымбат тұратын ажратқыштар қажет ететін ескермесек, толық болмайды. Ең тиімді шешім ПП-ны аралық ішкі станциялармен алмастыру болып табылады, ол қазіргі кезде жаппай жүргізілуде. Шындығында, ұзын желі жүктемесі үлкен аудандардың жанынан өтеді және бұл желідегі аралық ішкі станциялар кернеуі өте төмен желінің кейінгі сотысындағы ішкі станциялар санын азайтады. Тиімді қуатпен осындай аралық ішкі станциялар санын таңдап алу арнайы техника-экономикалық негіздерді талап етеді;

2) кернеулігі 330 кВ және оданда жоғары барлық желілерде қолданылатын желілердің әрбір фаза өткізгіштерін ыдыратып;

3) беріліс өткізу қабілетін әріқарай жоғарлататын желінің индуктивті кедергісін бойлық сиымды компенсациялау қондырғысымен. Реактивті кедергі 25%-ға компенсациялаған кезде өткізу қабілет 30—40%-ке, ал 50%-ке компенсациялағанда 1,7—2 есе өседі. Бір уақытта ұзына бойлы сиымдылық компенсациялау кернеуді берілістік тармақтауына әсер етеді. Ұзын бойлы сиымдылық компенсациялау қондырғысы арқылы ішкі станциялар немесе ПП-да орналастырылады.

Шунтты реакторлар түріндегі көлденен индуктивті компенсация Qc желісімен генерацияланатын қуатты компенсациялайды. Желі бойындағы кернеу Qс желісімен генерацияланатын қуат және желі бойымен өткен қуаттын қатынасына байланысты өзгеретіндіктен, желі ортасындағы немесе жетіктегі кернеу едәуір өсуі мүмкін. Мұдай жағдай желі бойынша берілетін қуат кішкене болған немесе желінің бір үшінда жүктеме (бос) болмаған жағдайларда қадағаланады. Соңғысы, мысалы, синхроналу алдында болуы мүмкін,ол тежеу заттарының бұзылуына әкелуі мүмкін. Артық қуат пен реактор тұтынады, кернеу мүмкін аралықта ұстап қалынады да, аппаттан сақтап қалынады. Бұл реактор реттегіштерімен орындалады.

Көлдену сиымдылық компенсациясы қабылданушы ішкі станцияларда орнатылады. Мұндай компенсациялауға синхронды компенсациялау (СК), конденсаторлар батареялар (УБК) және басқа жатады. Олар кернеуді реттеу мен қуат шығынын қосу үшін айнымалы ток желілерінде синхронды қажет юолады., яғни элементтің жиілігі, кернеуі және фазасы шамамен бірдей болуы үшін.

Энергиядағы тұрақты ток желісі бойынша генераторлармен жүргізіледі және содан кейін аса жоғары кернеуде тасмалданады.

Түзеткіштердің көмегімен айнымалы ток тұрақтыға түрленеді де, желі арқылы ұзақ қашықтыққа беріледі. Берілістің басқа шетінде тұрақты токты айнымалыға түрлендіргіш көмегімен (инверторлар) айнымалы ток энергиясы қайтадан өтеді. Кішкене кернеумен тасмалданып, қабылдану жүйесіне беріледі. Мұндай берілістің жеңілдетілген схемасы 10 суретте көрсетілген.

Тұрақты ток желісінің ерекшеліктері:

Олар тұрақтылық есебін қажет етпейді. Жеке жүйелердің тұраұқты ток желілерімен байланысы олардың синхронсыз бірлескен жұмысы әртүрлі жиіліктерде мүмкін.

Мұндай желілердегі кернеу өте біртегіс, өйткені тұрақты режимде олар Qс реактивті қуатты генерациялайды.

Тұрақты ток желісіндегі еселік ішкі артық күш жұмсалу айнымалы желіге қарағанда төмен. Бұл тұрақты ток берілісінің бірдей деңгейде изоляциялауы кезінде аса жоғары кернеуді пайдалануға болатынын білдіреді.

Тұрақты ток желісінің құрылысы айнымалыға қарағанда қарапайым, изоляторлар гирляндасының саны аз, металл шығыны аз.

Қуатынының бағытын вентельдерді торлы басқару құрылғыларындағы автоматты айырып-қосқышпен өзгертуге болады (түзеткіштер мен инверторлар). Мұндай жүйелер реверсивтігі деп атайды.

Түрақты ток желісінің максималды өткізу қабілетттілігі вентельдік қуатына тәуелді түрлендіргіш ішкі станциялардың өткізу қабілеттілігімен шектеледі.

Тұрақты тоқтын электр бірлестіктің номиналды кернеуі болып полюспен жер астындағы кернеу саналады.

Алайда тұрақты ток желілерінің елеулі кемшіліктері де бар:

1) кернеуі жоғары көп түрлендіргішті және әлі сенімділігі жеткіліксіз және көптеген құралдар шығынын қажет ететін аппаратуралы күрделі шеткі ішкі станциялар құрылысың қажеттілігі. Шынында, түзеткіштер мен инверторлардың әзіршеүлкен қуаттылығы элеметтері болып табылатын диодтар мен тиристорлар, кернеулер мен токтар жоқ. Сондықтан оларды кернеуді жоғарлату үшін тізбектей және токты жоғарлату үшін параллель қосуға тура келеді. Олардың саны өте көп және жайғастыруға көп шығын мен орынды қажет етеді. Сонымен қатар түзеткіштер мен инверторлар айнымалы ток жағындағы қисық кернеудің түрін қатты бұрмалайды. Сондықтан қуатты тегістеуші құралдардытұрғызуға тура келеді. Соның барлығы беріліс бағасын едәуір қымбаттатады және сенімділікті төмендетеді, өйткені осы жабдықтардың сенімді түрде жұмыс істеуін қамтамасыз ету өте күрделі;

2) тұрақты ток желісінен қуатты іріктеп алу әзірге ауыр

1-ші суретте көрініп тұрғандай, көрсетілген жабдықтардың құнынан тұрған тұрақты бөліктің К0 үлкен шығынынан, тұрақты токтын берілісі тек үлкен қашықтықтарда ғана экономикалық тұрғыда тек орынды болып қалады. Айнымалы ток желісінен тұрақты ток желісіне жөнді өту нүктесі т шамамен 1000—1200 км ұзындықтағы желі ұзындығы мен берілетін қуатқа байланысты өтудің экономикалық аймағы 1 б -суретте көрсетілген.

Тұрақты ток берілісінде қосылудың алдында шамамен полярлық бірдей болуы және кернеу ішкі ұшында бірдей болуы қажет.

Қосымша әдебиет 6 (28-38)

Бақылау сұрақтары:

1. Байланыс схемасының блоктымен салыстырғандағы артықшылығы қандай?

2. Төмен вольттық желілерде қолданылатын төрт өткізгішті үшфазалы жүйе үшөткізгіштіге қарағанда неге қолайлырақ?

3. Желінің тиімді варианты қандай экономикалық көрсеткіш бойынша таңдап алынады?

4. Айнымалы токтын ұзын желілер бойынша берілетін қуаты тұрақтылық шарттары бойынша қалай жоғарлатуға болады?

5. Айнымалы токтың алыс электро-берілістерінде аралық ішкі станциялар не үшін орнатылады?

6. Тұрақты ток желісінің артықшылықтары неде?