Лекция. Электрэнергияны жеткізудің жаңа тәсілдері. Содержание лекции: газовые линии электропередачи, криогенные линии.

Содержание лекции: газовые линии электропередачи, криогенные линии.

Цель лекции: ознакомление с новыми способами передачи электроэнергии на расстояние.

Возможности дальнейшего повышения предельных мощностей требуют увеличения напряжений и изменения конструкций линий электропередачи. Они связаны с общим техническим прогрессом, в частности, с успехами в полупроводниковой технике, созданием совершенных материалов, разработкой новых видов передачи энергии.

В последнее время большое внимание уделяется созданию новых линий с полностью измененной конструкцией, более компактных и в то же время с большой пропускной способностью. Так «закрытые» экспериментальные линии выполняются в виде замкнутых конструкций, заполненных электроизолирующим газом, с расположенными внутри проводами высокого напряжения (примерно 500 кВ).

Газовые линии электропередачи имеют очень высокие пропускные способности, значительно превосходящие возможности кабелей: у газовой линии 110 кВ пропускная способность составляет 0,25 ГВт, у линии 220 кВ – 1,2 ГВт, у линии 330 кВ – 3 ГВт, у линии 500 кВ – 6,5 ГВт. В черте крупных городов для реализации исключительно высокой пропускной способности газовых линий электропередачи потребуется сооружение подземных тоннелей с циркуляцией воздуха. Не исключено, что в ряде случаев для прокладки газовых линий можно будет использовать тоннели метро. При осуществлении мощных выводов от электростанций, вероятно, найдут применение и надземные, и тоннельные газовые линии электропередачи с пропускной способностью, соответствующей мощности блока станции.

Существует принципиальная возможность беспроводной линии электропередачи, передающей энергию с помощью электромагнитных волн или высокочастотных колебаний, направляемых по волноводу, выполненному в виде полой трубы с металлическими стенками, заполненной воздухом или другим газом. Однако масштабы передаваемых мощностей там совершенно иные, а проблема потерь энергии не стоит так остро, как в традиционных линиях электропередачи. Практическая реализация этих линий в промышленности в настоящее время неприемлема из-за низкой их эффективности.

В ближайшее время достаточно перспективными могут быть новые сверхпроводящие линии с охлаждением их проводников азотом. Криогенные линии электропередачи, т.е. охлажденные ниже 80^оК, делятся на две группы: гиперпроводящие и сверхпроводящие.

Линия должна быть заключена в специальную герметичную оболочку, внутри которой обеспечивается охлаждение токопроводов и поддержание низкой температуры по всей длине линии. Охлаждение линии осуществляется специальными криогенными установками, дискретно расположенными по трассе линии. Так как криогенные жидкости имеют большую теплоемкость и теплопроводность по сравнению с их парами, то поддерживаемая рабочая температура должна быть близка к температуре кипения криогенных жидкостей. На рисунке 7.1 показано типичное выполнение криогенной линии электропередачи.

Рисунок 7.1 – Типичное конструктивное выполнение пофазно- экранированной криогенной линии электропередачи переменного тока

Первая оболочка 1 криогенной линии охлаждается гелием, третья 3 – азотом. Для возврата гелия и азота предусмотрены трубы 6 и 7. Между первой и второй 2 оболочками, а также между третьей и внешней 4 оболочкой – вакуум. Токопроводы 5 погружены в гелий и закреплены в первой оболочке специальными распорками из полиэтилена или других специально подобранных синтетических материалов.

Криогенные линии электропередачи открывают совершенно новые технические возможности. У гиперпроводящих и сверхпроводящих линий электропередачи переменного тока небольшой длины, которые после разрешения огромного круга технических проблем смогут конкурировать с кабельными линиями обычного типа, достижима пропускная способность 5 – 10 ГВт. Сверхпроводящие линии электропередачи постоянного тока с пропускной способностью 100 ГВт также могли бы стать потенциальными конкурентами воздушным линиям постоянного тока, если возникнут экономические предпосылки для сверхдальнего транспорта электроэнергии в больших количествах.

Пропускные способности и критические длины кабельных, газовых и криогенных линий электропередачи 110 - 500 кВ приведены в таблице 7.1.

Т а б л и ц а 7.1 – Пропускные способности и критические длины кабельных, газовых и криогенных линий электропередачи небольшой длины