Technische Fortschritte in der Stromübertragung, moderne Frei- und Kabelleitungen

Die effektivste Technologie für den Bau von Stromleitungen ist heute die Stromübertragung durch Freileitungen mit Gleichstrom bei Höchstspannung, die Stromübertragung durch gasisolierte Erdleitungen und in Zukunft die Schaffung von Kryokabeln Leitungen und die Übertragung von Energie bei ultrahohen Frequenzen durch Wellenleiter.

Gleichstromleitungen

Ihr Hauptvorteil ist die Möglichkeit des asynchronen Parallelbetriebs von Energiesystemen, ein relativ hoher Durchsatz, eine Reduzierung der Kosten der eigentlichen Leitungen im Vergleich zu einer dreiphasigen Wechselstromübertragungsleitung (zwei statt drei Drähte und eine entsprechende Reduzierung der Größe). der Stützen).

Es kann davon ausgegangen werden, dass der Massenausbau von Gleichstromübertragungsleitungen mit einer Spannung von ± 750 und weiter ± 1250 kV Bedingungen für die Übertragung großer Strommengen über extrem große Entfernungen schaffen wird.

Derzeit werden die meisten neuen Superpower- und Superurban-Übertragungsleitungen mit Gleichstrom gebaut.Der wahre Rekordhalter dieser Technologie im 21. Jahrhundert – China.

Grundlegende Informationen zum Betrieb von Hochspannungs-Gleichstromleitungen und eine Auflistung der derzeit weltweit wichtigsten Leitungen dieser Art: Hochspannungs-Gleichstrom-Leitungen (HGÜ), abgeschlossene Projekte, Vorteile von Gleichstrom

Gasisolierte unterirdische (Kabel-)Leitungen

In einer Kabelleitung ist es durch die rationelle Anordnung der Leiter möglich, den Widerstand der Welle deutlich zu reduzieren und durch den Einsatz einer Gasisolierung mit erhöhtem Druck (basierend auf „SF6“) sehr hohe zulässige Gradienten des elektrischen Feldes zu erreichen Stärke. Dadurch wird es bei moderaten Größen eine recht große Kapazität an U-Bahn-Linien geben.

Diese Linien werden als Tiefeingänge in Großstädten genutzt, da sie keine Entfremdung des Territoriums erfordern und die Stadtentwicklung nicht beeinträchtigen.

Details zum Netzkabel: Design und Anwendung von öl- und gasgefüllten Hochspannungskabeln

Supraleitende Stromleitungen

Durch die Tiefenkühlung leitfähiger Materialien kann die Stromdichte drastisch erhöht werden, was große neue Möglichkeiten zur Steigerung der Übertragungskapazität eröffnet.

Daher kann die Verwendung von kryogenen Leitungen, bei denen der aktive Widerstand der Leiter gleich oder nahezu gleich Null ist, und supraleitenden Magnetsystemen zu radikalen Veränderungen bei herkömmlichen Stromübertragungs- und -verteilungssystemen führen. Die Tragfähigkeit solcher Leitungen kann 5-6 Millionen kW erreichen.

Weitere Details finden Sie hier: Anwendung der Supraleitung in Wissenschaft und Technik

Eine weitere interessante Möglichkeit, kryogene Technologien in der Elektrizität einzusetzen: Supraleitende magnetische Energiespeichersysteme (SMES)

Ultrahochfrequenzübertragung durch Wellenleiter

Bei ultrahohen Frequenzen und bestimmten Bedingungen für die Implementierung eines Hohlleiters (Metallrohr) ist es möglich, eine relativ geringe Dämpfung zu erreichen, was bedeutet, dass starke elektromagnetische Wellen über große Entfernungen übertragen werden können. Natürlich sowohl am Sende- als auch am Empfangsende der Leitung müssen mit Stromwandlern von Industriefrequenz auf Ultrahochfrequenz und umgekehrt ausgestattet sein.

Die vorausschauende Bewertung der technischen und Kostenindikatoren von Hochfrequenzwellenleitern lässt auf die Machbarkeit ihres Einsatzes in absehbarer Zukunft für Hochleistungsenergiestrecken (bis zu 10 Mio. kW) mit einer Länge von bis zu 1000 km hoffen.

Eine wichtige Richtung des technischen Fortschritts bei der Übertragung elektrischer Energie ist vor allem die weitere Verbesserung traditioneller Übertragungsmethoden mit Drehstromwechselstrom.

Eine der einfach umzusetzenden Möglichkeiten zur Erhöhung der Übertragungskapazität der Übertragungsleitung besteht darin, den Grad der Kompensation ihrer Parameter weiter zu erhöhen, nämlich: tiefere Trennung der Leiter nach Phase, Längskopplung von Kapazität und Querinduktivität.

Allerdings gibt es hier eine Reihe technischer Einschränkungen, so dass es sich weiterhin um die rationalste Methode handelt Erhöhung der Nennspannung der Übertragungsleitung… Als Grenze gilt hier nach den Bedingungen des Isoliervermögens der Luft eine Spannung von etwa 1200 kV.

Beim technischen Fortschritt in der Stromübertragung können Sonderregelungen zur Realisierung von Wechselstromübertragungsleitungen eine wichtige Rolle spielen. Unter ihnen sollte Folgendes beachtet werden.

Angepasste Linien

Das Wesentliche eines solchen Schemas besteht darin, Quer- und Längsreaktanz einzubeziehen, um seine Parameter auf eine Halbwelle zu bringen. Diese Leitungen können für die Transitübertragung von Leistungen von 2,5 bis 3,5 Millionen kW über eine Entfernung von 3000 km ausgelegt werden. Der Hauptnachteil ist die Schwierigkeit, Zwischenauswahlen zu treffen.

Offene Leitungen

Der Generator und der Verbraucher sind in einiger Entfernung voneinander an unterschiedliche Leitungen angeschlossen. Die Kapazität zwischen den Leitern gleicht deren induktiven Widerstand aus. Zweck: Transitübertragung von Elektrizität über große Entfernungen. Der Nachteil ist der gleiche wie bei abgestimmten Leitungen.

Halboffene Linie

Eine der interessanten Richtungen auf dem Gebiet der Verbesserung von Wechselstromübertragungsleitungen ist die Anpassung der Übertragungsleitungsparameter entsprechend der Änderung ihres Betriebsmodus. Wird eine offene Leitung mit einer Selbstoptimierung mit einer schnell regelbaren Blindleistungsquelle ausgestattet, so erhält man eine sogenannte halboffene Leitung.

Der Vorteil einer solchen Leitung besteht darin, dass sie bei jeder Belastung im optimalen Modus sein kann.

Stromleitungen im Tiefspannungsregelungsmodus

Bei Wechselstromübertragungsleitungen, die mit einem stark ungleichmäßigen Lastprofil betrieben werden, kann eine gleichzeitige Tiefenspannungsregelung an den Enden der Leitung als Reaktion auf Laständerungen empfohlen werden. In diesem Fall können die Parameter der Stromleitung nicht nach dem maximalen Leistungswert ausgewählt werden, wodurch die Kosten der Energieübertragung gesenkt werden können.

Es ist zu beachten, dass sich die oben beschriebenen Sonderregelungen für die Umsetzung von Wechselstromleitungen noch in verschiedenen Stadien der wissenschaftlichen Forschung befinden und noch erheblicher Verfeinerung, Gestaltung und industrieller Entwicklung bedürfen.

Dies sind die Hauptrichtungen des technischen Fortschritts auf dem Gebiet der elektrischen Energieübertragung.