Technický pokrok v přenosu elektřiny, moderní nadzemní a kabelová elektrická vedení

Pro vytvoření elektrického vedení je dnes nejúčinnější technologií přenos elektřiny nadzemním vedením se stejnosměrným proudem při ultravysokém napětí, přenos elektřiny podzemními vedeními izolovanými plynem a v budoucnu - vytvoření kryogenního kabelu vedení a přenos energie na ultravysokých frekvencích pomocí vlnovodů.

DC linky

Jejich hlavní výhodou je možnost asynchronního paralelního provozu energetických soustav, relativně vysoká propustnost, snížení nákladů na vlastní vedení ve srovnání s třífázovým střídavým přenosovým vedením (dva vodiče místo tří a odpovídající zmenšení rozměrů podpěr).

Lze uvažovat, že masový rozvoj stejnosměrných přenosových vedení s napětím ± 750 a dále ± 1250 kV vytvoří podmínky pro přenos velkého množství elektřiny na extrémně dlouhé vzdálenosti.

V současné době je většina nových velmocí a nadměstských přenosových vedení postavena na stejnosměrný proud.Skutečný rekordman v této technologii v 21. století — Čína.

Základní informace o provozu vysokonapěťových stejnosměrných vedení a seznam aktuálně nejvýznamnějších vedení tohoto typu ve světě: Vedení stejnosměrného proudu (HVDC), dokončené projekty, výhody stejnosměrného proudu

Plynem izolované podzemní (kabelové) vedení

V kabelovém vedení je možné díky racionálnímu uspořádání vodičů výrazně snížit odpor vlny a použitím plynové izolace se zvýšeným tlakem (na bázi «SF6») dosáhnout velmi vysokých přípustných gradientů elektrického pole síla. V důsledku toho bude při středních velikostech poměrně velká kapacita podzemních vedení.

Tyto linky se používají jako hluboké vjezdy ve velkých městech, protože nevyžadují odcizení území a nezasahují do městské zástavby.

Podrobnosti napájecího kabelu: Návrh a aplikace vysokonapěťových kabelů plněných olejem a plynem

Supravodivé elektrické vedení

Hluboké chlazení vodivých materiálů může dramaticky zvýšit proudovou hustotu, což znamená, že otevírá skvělé nové možnosti pro zvýšení přenosové kapacity.

Použití kryogenních vedení, kde je aktivní odpor vodičů roven nebo téměř nule, a supravodivých magnetických systémů může vést k radikálním změnám v tradičních schématech přenosu a distribuce elektřiny. Nosnost takových linek může dosáhnout 5-6 milionů kW.

Další podrobnosti naleznete zde: Aplikace supravodivosti ve vědě a technice

Další zajímavý způsob využití kryogenních technologií v elektřině: Supravodivé systémy pro ukládání magnetické energie (SMES)

Ultra vysokofrekvenční přenos přes vlnovody

Při ultravysokých frekvencích a určitých podmínkách pro realizaci vlnovodu (kovové trubky) je možné dosáhnout relativně nízkého útlumu, což znamená, že silné elektromagnetické vlny mohou být přenášeny na velké vzdálenosti.Samozřejmě jak vysílací, tak přijímací konec vedení musí být vybavena proudovými měniči z průmyslové frekvence na ultravysokou a naopak.

Prediktivní posouzení technických a nákladových ukazatelů vysokofrekvenčních vlnovodů umožňuje doufat v proveditelnost jejich použití v dohledné době pro výkonové energetické trasy (do 10 milionů kW) o délce až 1000 km.

Důležitým směrem technického pokroku v přenosu elektrické energie je především další zdokonalování tradičních způsobů přenosu střídavým třífázovým proudem.

Jedním ze snadno implementovatelných způsobů, jak zvýšit přenosovou kapacitu přenosového vedení, je další zvýšení stupně kompenzace jeho parametrů, a to: hlubší oddělení vodičů podle fáze, podélná vazba kapacity a příčné indukčnosti.

Zde však existuje řada technických omezení, takže zůstává nejracionálnější metodou zvýšení jmenovitého napětí přenosového vedení… Mezní hodnota se zde podle podmínek izolační schopnosti vzduchu uznává jako napětí cca 1200 kV.

V technickém pokroku v přenosu elektřiny mohou hrát důležitou roli speciální schémata pro realizaci střídavých přenosových vedení. Mezi nimi je třeba poznamenat následující.

Upravené linky

Podstata takového schématu je redukována na zahrnutí příčné a podélné reaktance, aby se její parametry dostaly na půlvlnu. Tato vedení mohou být navržena pro tranzitní přenos výkonu 2,5 – 3,5 mil. kW na vzdálenost 3000 km. Hlavní nevýhodou je obtížnost provádění mezivýběrů.

Otevřené čáry

Generátor a spotřebič jsou připojeny k různým vodičům v určité vzdálenosti od sebe. Kapacita mezi vodiči kompenzuje jejich indukční odpor. Účel — tranzitní přenos elektřiny na velké vzdálenosti. Nevýhoda je stejná jako u laděných linek.

Polootevřená linka

Jedním ze zajímavých směrů v oblasti zlepšování střídavého přenosového vedení je úprava parametrů přenosového vedení v souladu se změnou jeho provozního režimu. Pokud je otevřená linka vybavena samočinným laděním s rychle nastavitelným zdrojem jalového výkonu, získá se tzv. polootevřená linka.

Výhodou takové linky je, že při jakékoliv zátěži může být v optimálním režimu.

Elektrické vedení v režimu regulace hlubokého napětí

Pro střídavá přenosová vedení pracující na výrazně nerovnoměrném profilu zatížení lze doporučit současnou hlubokou regulaci napětí na koncích vedení v reakci na změny zatížení. V tomto případě lze parametry elektrického vedení volit nikoli podle maximální hodnoty výkonu, což umožní snížit náklady na přenos energie.

Je třeba poznamenat, že výše popsaná speciální schémata pro realizaci vedení střídavého proudu jsou stále v různých fázích vědeckého výzkumu a stále vyžadují značné zdokonalení, design a průmyslový rozvoj.

To jsou hlavní směry technického pokroku v oblasti přenosu elektrické energie.