7 Лекция. Электрэнергияны жеткізудің жаңа тәсілдері
Лекцияның мазмұны: электрберілістің газ желілері, криогендік желілер.
Лекцияның мақсаты: электрэнергияны қашықтыққа жеткізудің жаңа тәсілдерімен танысу.
Шекті қуаттарды одан әрі көтерудің мүмкіндіктері электрберіліс желілерінің кернеулерін көбейтуді және қиыстырмаларын өзгертуді талап етеді. Олар жалпы техникалық прогреспен, оның ішінде жартылай өткізгіш техниканың жетістіктерімен, жетілдірілген материалдармен, энергияны берудің жаңа түрлерін ойластырып жасаумен байланысты.
Соңғы кезде қиыстырмасы толық өзгертілген, ықшам және сонымен бірге үлкен өткізу қабілеті бар жаңа желілерді жасауға назар аударылуда. «Жабық» эксперименталды желілер электроқшаулағыш газбен толтырылған, жоғары кернеу сымдары ішінде орналасқан тұйықталған қиыстырмалар түрінде жасалынады (шамамен 500 кВ).
Электрберіліс газ желілерінің кабельдердің мүмкіндіктерінен едәуір асатын жоғары өткізу қабілеттері бар: 110 кВ газ желісінің өткізу қабілеті 0,25 ГВт, 220 кВ желісінің– 1,2 ГВт, 330 кВ желісінің – 3 ГВт, 500 кВ желісінің – 6,5 ГВт құрайды. Ірі қалалардың ішінде электрберіліс газ желілерінің жоғары өткізу қабілетін іске асыру үшін ауа айналатын жер астындағы тоннельдерді салу қажет. Бір қатар жағдайларда газ желілерін төсеу үшін метроның тоннельдерін пайдалануға болады. Электрстанциялардан қуатты шықпаларды жасағанда өткізу қабілеті станция блогының қуатына сәйкес электрберілістің жер үстіндегі және тоннельдік газ желілері қолданылады.
Ауа немесе басқа газбен толтырылған, метал қабырғалары бар қуыс құбыр түрінде жасалған, толқын өткізгішімен бағытталатын, электрмагниттік толқындар немесе жоғарыжиіліктік толқындар көмегімен энергияны жеткізетін электрберілістің сымсыз желісінің қағидалы мүмкіндігі бар. Бірақ ондағы жеткізетін қуаттардың масштабтары басқа, ал мұнда энергияның шығындар мәселесі электрберілістің дәстүрлі желілеріне қарағанда күрделі емес. Қазіргі уақытта өндірісте мұндай желілерді іс жүзінде іске қосу олардың төменгі тиімділігіне байланысты мүмкін емес.
Жақын аралықта өткізгіштерін азотпен салқындататын жаңа асқын өткізгіш желілер жеткілікті перспективалы болуы мүмкін. Криогенді электрберіліс желілері, яғни 80оК төмен салқындатылған, екі топқа бөлінеді: гиперөткізгіш және асқынөткізгіш.
Желі арнаулы бітеу қабықпен қапталады, оның ішінде ток өткізгіштердің салқындауын және желінің барлық ұзындығында төменгі температураны ұстауын қамтамасыз етеді. Желіні салқындату оның трассасында дискретті орналасқан арнайы криогенді қондырғылармен жасалынады. Криогенді сұйықтардың олардың буымен салыстырғанда үлкен жылу сыйымдылығы және жылу өткізгіштігіне байланысты сүйемелденетін жұмыс температурасы криогенді сұйықтардың температурасына жақын болу керек. 7.1 суретінде электрберілістің криогенді желісінің типтік жасалынуы көрсетілген.
7.1 Суреті – Айнымалы ток электрберілісінің фаза сайын экрандалған криогенді желісінің типтік қиыстырмалық жасалынуы
Криогенді желінің бірінші қабығы 1 гелиймен, үшіншісі 3 – азотпен салқындатылады. Гелий және азотты қайтару үшін 6 және 7 құбырлар қарастырылған. Бірінші және екінші 2 қабықтар арасында, және үшінші және төртінші 4 қабықтар арасында – вакуум. Токөткізгіштер 5 гелийге батырылған және бірінші қабықта полиэтиленнен немесе басқа арнайы таңдалған синтетикалық материалдардан жасалған арнаулы кергіштермен бекітілген.
Электрберілістің криогенді желілері едәуір жаңа техникалық мүмкіндіктерді ашады. Ұзындығы ықшам айнымалы ток электрберілісінің гиперөткізгіш және асқынөткізгіш желілері техникалық проблемалардың үлкен шеңбері шешілгеннен кейін әдеттегі типті кабель желілерімен бәсеке бола алады, қол жететін өткізу қабілеті 5 – 10 ГВт. Өткізу қабілеті 100 ГВт тұрақты ток электрберілісінің асқынөткізгіш желілері тұрақты токтың ауа желілеріне потенциалды бәсеке болуы мүмкін, егер электрэнергияны үлкен мөлшерде асқын ұзаққа тасымалдау үшін экономикалық мүмкіндіктер пайда болса.
110 - 500 кВ электрберілістің кабель, газ және криогенді желілерінің өткізу қабілеті және шектеулі ұзындықтары 7.1 кестесінде келтірілген.
7.1 кестесі – Ұзындығы ықшам электрберілістің кабель, газ және криогенді желілерінің өткізу қабілеті және шектеулі ұзындықтары
|
Электрберіліс желісінің типі |
Номиналды кернеу, кВ |
Өткізу қабілеті, ГВт |
Шектеулі ұзындығы, км |
|
Салқындауы табиғи кабельдік
|
110 |
0,1 |
30 - 40 |
|
220 |
0,2 | ||
|
330 |
0,3 | ||
|
500 |
0,5 | ||
|
Салқындауы жасанды кабельдік |
110 |
0,2 |
60 - 100 |
|
220 |
0,5 | ||
|
330 |
0,6—0,7 | ||
|
500 |
1—1,3 | ||
|
Топырақтағы газдық |
110 |
0,1 |
200 - 500 |
|
220 |
0,35—0,5 | ||
|
330 |
0,7-1,0 | ||
|
500 |
1,4-2,0 | ||
|
Туннельдегі және жердің бетіндегі газдық |
110 |
0,25 | |
|
220 |
1,2 | ||
|
330 |
3,0 | ||
|
500 |
6,5 | ||
|
Гиперөткізгіш |
220 |
2,0 |
200 - 500 |
|
500 |
4,0 | ||
|
Тегі ІІ асқын өткізгіштері бар асқын өткізетін |
220 |
4 |
400 - 1000 |
|
500 |
10 |