Передача электрической энергии по проводам

Потеря напряжения в проводах линии. Передача электрической энергии от источника / (рис. 33) к приемнику 2 происходит по проводам, образующим электрическую линию. При передаче энергии возникает потеря напряжения в проводах линии где — сопротивление проводов линии.

В результате этого напряжение 1)г в конце электрической линии оказывается меньше напряжения (Л в начале линии. Потеря напря­жения в проводах линии Д (/., не является постоянной величиной, она колеблется в зависимости от силы тока нагрузки от нуля (при / = 0) до наибольшего значения (при максимальной нагрузке). Кроме того, она зависит от сопротивления Ц_л проводов линии,

На электрифицированных железных дорогах одним из проводов, соединяющих источник питания — тяговую подстанцию с потребите­лем — электровозом, является контактный провод, а другим — рельсы. Поэтому под потерей напряжения в проводах Д 1)_л в этом случае понимается суммарная потеря напряжения в контактной сети и рельсах. Потеря напряжения в линии увеличивается по мере удаления электровоза от тяговой подстанции, в соответствии с этим уменьшается и напряжение на его токоприемнике.

Потери мощности з линии и ее к. п. д. При прохождении по ли­нии тока / часть мощности Р\, поступающей от источника, теряется в линии, вызывая нагрев проводов, эти потери мощности

Следовательно, приемник электрической энергии, включенный на конце линии, будет получать меньшую мощность —

При увеличении тока / возрастают потери мощности в прово­дах линии Д Р_д и уменьшаются к. п. д. линии и напряжение Иг, подаваемое на нагрузку.

 

Практически электрическую энергию передают по проводам при ц== 0,9ч-0,95, при этом сопротивление проводов линии составляет 5—10 % сопротивления нагрузки и потери энергии в них не пре­вышают 5—10 % передаваемой мощности.

Рассмотрим теперь, как зависят потери мощности в линии и ее к. п. д. от напряжения [7г, при котором осуществляется передача электроэнергии. Потери мощности в проводах линии

Следовательно, чем больше передаваемая мощность Рг и рас­стояние 1_Л, на которое она передается, тем больше потери мощности и энергии в проводах; чем больше площадь сечения проводов з_л и на­пряжение Сг в линии передачи, тем меньше эти потери, поэтому вы­годнее передавать электрическую энергию при более высоких на­пряжениях.

Принципы расчета проводов. Для правильной работы прием­ников электрической энергии весьма важно, чтобы подаваемое к ним напряжение поддерживалось по возможности постоянным и было равно их номинальному напряжению. Понижение напряжения вызывает существенное ослабление накала электрических ламп и ухудшение режима работы электродвигателей, а увеличение по срав­нению с номинальным — сокращение срока службы ламп и электри­ческих машин.

Электрические провода обычно рассчитывают по допустимой по­тере напряжения. Потеря напряжения в проводах допускается небольшой по сравнению с напряжением сети для экономии электри­ческой энергии и обеспечения малого колебания напряжения на приемниках. В электрических сетях различного назначения допусти­мые потери напряжения составляют примерно 2—6 %. Исходя из этих условий и проводят расчет электрических проводов, т. е. подбор площади 5_Л их поперечного сечения. Ее выбирают такой, чтобы при максимальной нагрузке потери напряжения на участке от источника питания до самого удаленного приемника не превышали 2—6 % номинального напряжения. При электрической тяге выбор площади сечения контактных проводов также производят из усло­вия, чтобы на токоприемнике электровоза действовало напряжение \]<1, достаточное для нормальной работы электрических машин локо­мотива.

Относительная потеря напряжения в линии, %,

 

Заменяя в этой формуле, полу­чим, что поперечное сечение проводов линии

 

Из формулы (39') следует:

1) чем больше передаваемая мощность и чем на большее рас­стояние она передается, тем больше должно быть поперечное се­чение проводов линии;

2) увеличение напряжения в линии позволяет в значительной степени уменьшить сечение проводов линии и снизить потери мощ­ности в ней.

При передаче электрической энергии на дальнее расстояние широко используются выгоды, которые дает повышение напряже­ния. Чем большую мощность требуется передать и чем больше рас­стояние, на которое она передается, тем более высокое напряжение применяют в линиях электропередачи. Например, при передаче энер­гии от мощных электростанций (Куйбышевской, Волгоградской и др.) на расстояние 800—1000 км используют напряжение 500— 750 кВ; при передаче энергии на расстояние 100—200 км— НО— 220 кВ; при передаче сравнительно небольшого количества энер­гии на расстояние нескольких километров или десятков кило­метров — 35 кВ. В электрических установках небольшой мощности при расположении электрических приемников вблизи от источников питания применяют напряжения 110, 220, 440 В (при постоянном токе) и 127, 220, 380, 660 В (при переменном токе).

В Советском Союзе все электростанции, расположенные в ев­ропейской части страны, объединены в Единую энергетическую систему европейской части СССР (ЕЕЭС). В нее входят свыше 600 электростанций, обеспечивающих энергоснабжение всех распо­ложенных в этих районах потребителей. Такой системы нет ни в од­ной стране мира. Она дает большие технико-экономические выгоды, так как позволяет наиболее целесообразно распределять нагрузку между электростанциями, широко маневрировать электроэнергией в пределах всей страны и даже передавать энергию в соседние дружественные страны.

Продолжаются работы по созданию Единой энергетической си­стемы СССР. Для связи ЕЕЭС с мощными электростанциями Сибири и Казахстана сооружают дальние линии электропередачи переменного тока напряжением 750 и 1150 кВ и постоянного тока напряжением 1500 кВ. Расширяются международные энергетические связи. Создана Единая энергетическая система «Мир», связываю­щая СССР, Болгарию, Венгрию, ГДР, Польшу, Румынию и Чехо­словакию.

При электрической тяге, чем больше напряжение в контакт­ном проводе, тем меньшую площадь сечения он будет иметь и тем на большем расстоянии могут быть расположены источники пита­ния контактной сети (тяговые подстанции). Например, для снаб­жения электрической энергией трамвая, двигатели которого имеют сравнительно небольшую мощность, а контактная сеть — неболь­шую протяженность, используют напряжение 600 В, а на маги­стральных железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе (где эксплуатируются мощные локомотивы),— 3300 В. Элек­трификация железных дорог на переменном токе дает возможность

поднять напряжение в контактной сети до 27 500 В, что позво­ляет значительно уменьшить площадь сечения проводов контакт­ной сети и увеличить расстояние между тяговыми подстанциями по сравнению с дорогами постоянного тока. В последнее время ведутся работы по дальнейшему повышению напряжения в кон­тактной сети на дорогах переменного тока до 2X25 кВ.

 

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ