التطورات التقنية في نقل الكهرباء ، وخطوط الطاقة الكهربائية العلوية والكابلات الحديثة

لإنشاء خطوط الطاقة ، فإن أكثر التقنيات فعالية اليوم هي نقل الكهرباء عن طريق الخطوط الهوائية مع التيار المباشر عند الجهد العالي للغاية ، ونقل الكهرباء عن طريق خطوط معزولة بالغاز تحت الأرض ، وفي المستقبل - إنشاء كبل مبرد خطوط ونقل الطاقة على ترددات فائقة بواسطة موجهات الموجات.

خطوط التيار المستمر

ميزتها الرئيسية هي إمكانية التشغيل المتوازي غير المتزامن لأنظمة الطاقة ، وإنتاجية عالية نسبيًا ، وتخفيض تكلفة الخطوط الفعلية مقارنة بخط نقل التيار المتردد ثلاثي الأطوار (سلكان بدلاً من ثلاثة وتقليل مماثل في الحجم من الدعامات).

يمكن اعتبار أن التطوير الشامل لخطوط نقل التيار المباشر بجهد ± 750 وأكثر من 1250 كيلو فولت سيخلق ظروفًا لنقل كميات كبيرة من الكهرباء عبر مسافات طويلة للغاية.

حاليًا ، تم بناء معظم خطوط نقل القوة العظمى والخارقة الجديدة على التيار المباشر.صاحب الرقم القياسي الحقيقي في هذه التكنولوجيا في القرن الحادي والعشرين - الصين.

معلومات أساسية عن تشغيل خطوط التيار المباشر ذات الجهد العالي وقائمة بأهم الخطوط من هذا النوع في العالم في الوقت الحالي: خطوط التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) ، المشاريع المنجزة ، مزايا التيار المباشر

خطوط جوفية معزولة بالغاز (كابلات)

في خط الكابل ، نظرًا للترتيب العقلاني للموصلات ، من الممكن تقليل مقاومة الموجة بشكل كبير وباستخدام عزل الغاز مع زيادة الضغط (على أساس «SF6») لتحقيق تدرجات عالية جدًا مسموح بها في المجال الكهربائي قوة. نتيجة لذلك ، بأحجام معتدلة ، ستكون هناك سعة كبيرة جدًا لخطوط مترو الأنفاق.

تستخدم هذه الخطوط كمداخل عميقة في المدن الكبيرة ، حيث أنها لا تتطلب عزل المنطقة ولا تتداخل مع التنمية الحضرية.

تفاصيل سلك الطاقة: تصميم وتطبيق كابلات الجهد العالي المملوءة بالنفط والغاز

خطوط الكهرباء فائقة التوصيل

يمكن أن يؤدي التبريد العميق للمواد الموصلة إلى زيادة كثافة التيار بشكل كبير ، مما يعني أنه يفتح إمكانيات جديدة كبيرة لزيادة قدرة النقل.

وبالتالي ، فإن استخدام الخطوط المبردة ، حيث تكون المقاومة النشطة للموصلات تساوي الصفر أو تساوي تقريبًا ، والأنظمة المغناطيسية فائقة التوصيل يمكن أن تؤدي إلى تغييرات جذرية في أنظمة نقل وتوزيع الكهرباء التقليدية. يمكن أن تصل القدرة الاستيعابية لهذه الخطوط إلى 5-6 مليون كيلوواط.

لمزيد من التفاصيل انظر هنا: تطبيق الموصلية الفائقة في العلوم والتكنولوجيا

طريقة أخرى مثيرة لاستخدام التقنيات المبردة في الكهرباء: أنظمة تخزين الطاقة المغناطيسية فائقة التوصيل (SMES)

نقل عالي التردد من خلال الأدلة الموجية

في الترددات الفائقة وظروف معينة لتنفيذ الدليل الموجي (أنبوب معدني) ، من الممكن تحقيق توهين منخفض نسبيًا ، مما يعني أنه يمكن إرسال الموجات الكهرومغناطيسية القوية عبر مسافات طويلة. وبطبيعة الحال ، فإن طرفي الإرسال والاستقبال للخط يجب أن يكون مجهزًا بمحولات التيار من التردد الصناعي إلى العالي جدًا والعكس صحيح.

يتيح لنا التقييم التنبئي للمؤشرات الفنية والتكلفة لأدلة الموجات عالية التردد أن نأمل في جدوى استخدامها في المستقبل المنظور لطرق الطاقة عالية الطاقة (حتى 10 مليون كيلوواط) بطول يصل إلى 1000 كم.

يتمثل الاتجاه المهم للتقدم التقني في نقل الطاقة الكهربائية ، قبل كل شيء ، في زيادة تحسين طرق النقل التقليدية مع التيار المتناوب ثلاثي الطور.

تتمثل إحدى الطرق التي يسهل تنفيذها لزيادة سعة النقل لخط النقل في زيادة درجة تعويض معلماته ، وهي: فصل أعمق للموصلات حسب الطور ، والاقتران الطولي للسعة والتحريض العرضي.

ومع ذلك ، هناك عدد من القيود الفنية هنا ، لذلك تظل الطريقة الأكثر عقلانية زيادة الجهد الاسمي لخط النقل... يتم التعرف على الحد هنا ، وفقًا لظروف القوة العازلة للهواء ، كجهد يبلغ حوالي 1200 كيلو فولت.

في التقدم التقني في نقل الكهرباء ، يمكن أن تلعب المخططات الخاصة لتنفيذ خطوط نقل التيار المتردد دورًا مهمًا. من بينها ما يلي.

الخطوط المعدلة

يتم تقليل جوهر مثل هذا المخطط إلى تضمين المفاعلة المستعرضة والطولية من أجل الوصول بمعلماتها إلى نصف موجة. يمكن تصميم هذه الخطوط لنقل الطاقة من 2.5 - 3.5 مليون كيلو وات على مسافة 3000 كم. العيب الرئيسي هو صعوبة تحديد اختيارات وسيطة.

فتح الخطوط

المولد والمستهلك متصلان بأسلاك مختلفة على مسافة ما من بعضهما البعض. السعة بين النواقل تعوض عن مقاومتها الحثية. الغرض - نقل الكهرباء عبر مسافات طويلة. العيب هو نفسه مع الخطوط المضبوطة.

خط شبه مفتوح

أحد الاتجاهات المثيرة للاهتمام في مجال تحسين خط نقل التيار المتردد هو ضبط معلمات خط النقل وفقًا للتغيير في وضع التشغيل الخاص به. إذا كان الخط المفتوح مزودًا بضبط ذاتي بمصدر طاقة تفاعلي قابل للتعديل بسرعة ، فسيتم الحصول على ما يسمى بالخط شبه المفتوح.

ميزة هذا الخط هي أنه عند أي حمل يمكن أن يكون في الوضع الأمثل.

خطوط الكهرباء في وضع تنظيم الجهد العميق

بالنسبة لخطوط نقل التيار المتردد التي تعمل على ملف تعريف حمل غير متساو بشكل حاد ، قد يوصى بالتنظيم المتزامن للجهد العميق في نهايات الخط استجابة لتغيرات الحمل. في هذه الحالة ، لا يمكن تحديد معلمات خط الطاقة وفقًا لقيمة الطاقة القصوى ، مما يجعل من الممكن تقليل تكلفة نقل الطاقة.

وتجدر الإشارة إلى أن المخططات الخاصة الموصوفة أعلاه لتنفيذ خطوط التيار المتناوب لا تزال في مراحل مختلفة من البحث العلمي ولا تزال تتطلب صقلًا وتصميمًا وتطويرًا صناعيًا كبيرًا.

هذه هي الاتجاهات الرئيسية للتقدم التقني في مجال نقل الطاقة الكهربائية.