Powerline EkibastuzTHER Kokshetau ở Kazakhstan giữ kỷ lục có điện áp truyền tải hoạt động cao nhất thế giới, chạy ở mức hơn 1 megavolt. Tại sao họ chọn cung cấp năng lượng theo cách này?

BIÊN TẬP:

Nếu điện áp cao hơn có nghĩa là dây mỏng hơn có thể được sử dụng để truyền tải, tại sao phần còn lại của thế giới phát triển không hoạt động ở mức truyền cao này?

Việc thiết kế đường dây điện là một vấn đề phức tạp, trong đó có nhiều quyết định chồng chéo.

Powerline EkibastuzTHER Kokshetau là một bản dựng tương đối gần đây, đã hoàn thành năm 1985. Có hai đường dây khác xuất hiện, một đường tới Moscow hiện đang được điều khiển với 500 kV, đường dây kia đã bị tháo dỡ.

Nó được kết nối với một nhà máy điện lớn được xây dựng cùng lúc.

Nó chạy một quãng đường dài qua một khu vực tương đối trống.

Người ta có thể cho rằng đó là dự án nguyên mẫu cho ý tưởng phân phối điện trên các khu vực đông dân cư trong vùng ảnh hưởng của Liên Xô.

Điều gì sẽ ảnh hưởng đến một nhà cung cấp điện để xây dựng đường dây điện 1MV?

• Xây dựng một nhà máy điện khổng lồ (không xảy ra thường xuyên)

• Trong một khu vực có mật độ dân số thấp (không có nhiều người phàn nàn về việc xây dựng)

• Không có mạng lưới phân phối tại chỗ (chỉ xảy ra ở thế giới thứ 2)

• Cần nguồn điện ở nơi khác (Nhà máy Ekibastus là 4GW, đường dây điện là 5 GVA)

Nói một cách đơn giản, bất kỳ ai khác có thể cần đường dây điện 1MV, đã có một thứ khác được xây dựng trước khi nó khả thi về mặt kinh tế để xây dựng đường dây 1MV. Nhìn thấy chi nhánh Moscow của đường dây đặc biệt này đang hoạt động ở mức 500 kV mặc dù được thiết kế cho 1MV nói lên điều gì đó.

Vì vậy, nếu đường dây điện 1MV được xây dựng lại, đầu tiên nó có thể là ở Argentina hoặc Brazil. Nhưng chỉ khi họ quyết định xây dựng các nhà máy điện khổng lồ ở những nơi cần phần lớn điện ở nơi khác.

Ngoài ra, rất nhiều thay đổi trong công nghệ nhà máy điện trong 20 năm kể từ đó. Các nhà máy nhỏ hơn là khả thi hơn, công nghệ năng lượng mặt trời và gió đang tìm thấy vị trí của họ. Hôm nay, một thị trấn như Kokshetau sẽ có được một nhà máy cỡ trung bình, và đã được thực hiện. Megaprojects để vận chuyển điện không còn cần thiết nữa.

Tôi cho rằng đường dây điện là sự giải quyết của kế hoạch 5 năm, thực sự. Nếu vậy, nó có nghĩa là sự khởi đầu của một hệ thống phân phối điện khổng lồ cho các vùng nông thôn của phạm vi ảnh hưởng. Nhưng trước khi có thể được xây dựng nhiều hơn, hệ thống đã sụp đổ.

$I\times V$$I^2\times R$ , vì vậy, nếu bạn tăng điện áp theo hệ số 4, thì, dòng điện cần thiết sẽ giảm đi 4 lần và tổn thất trong dây sẽ giảm theo hệ số của 16.

Tôi giả sử đường dây điện thực sự dài, vì vậy sử dụng điện áp cao hơn có nghĩa là dây mỏng hơn có thể được sử dụng. Đây là một trong những lý do chính khiến AC chiến thắng trong các cuộc chiến hiện tại - hồi đó không có cách nào dễ dàng để tăng / giảm điện áp DC.

Về cơ bản có hai yếu tố. Khi điện áp càng cao thì dòng điện càng thấp và tổn thất càng thấp và điều đó cho phép dây mỏng hơn. Mặt khác, khi điện áp cao hơn yêu cầu cách điện tốt hơn ở mọi nơi - các cột phải cao hơn (để không xảy ra phóng điện xuống đất), khoảng cách giữa các dây cần phải lớn hơn và cần cách điện tốt hơn trong các máy biến áp tại kết thúc của dòng. Vì vậy, tăng điện áp làm giảm tổn thất truyền tải và mặt cắt dây, nhưng gây ra nhiều vấn đề với chính điện áp cao. Đó là lý do tại sao điện áp sử dụng thực tế là một sự đánh đổi - đủ cao để không mất quá nhiều năng lượng như nhiệt và không quá cao để hệ thống có thể được sản xuất và chạy.

Điều này đến trong một vài năm sau đó, nhưng đó là vì tình hình đã thay đổi:

Bây giờ có 1200 đường dây kV ở Ấn Độ và đường dây 1100 kV ở Trung Quốc. Trong cả hai trường hợp, chúng được sử dụng để truyền tải điện từ các nhà máy điện từ xa (thường là thủy điện) đến các thành phố lớn như Thượng Hải, đặc biệt là thủy điện nằm ở nơi chúng được xây dựng tối ưu và có thể ở rất xa các thành phố. Các nhà máy điện khác có thể được xây dựng gần các thành phố hơn nếu cần, nhưng thường thì chúng có thể được đặt xa hơn do ô nhiễm hoặc như trong trường hợp của Ekibastuz; nhà máy điện nằm cạnh một khu dự trữ than rất lớn. Các nhà máy điện hạt nhân lớn được đặt cách xa các trung tâm dân số.

Ngay cả khi bị cạnh tranh từ HVDC, AC rất cao có một số lợi thế thực tế để đảm bảo chúng được chế tạo. Đường dây Ekibastuz-Kokshetau này có lẽ là một chút thất bại nếu bạn tính lợi nhuận vì chỉ một phần của nó hoạt động ở mức 1150 kV, bây giờ tất cả đều hoạt động ở mức 500 kV nhưng đó là một thành tựu khoa học thú vị ...

Hiểu tại sao có một điện áp như vậy là đơn giản, nếu người ta quan tâm đến những gì chúng ta đang nói về.

Một câu trả lời

$I^2\times R_{wire}$$V\times I$$I$

$V$$V = I\times R$$V^2\over R$

Vì vậy, chúng ta thực sự đã làm tồi tệ hơn bằng cách tăng điện áp ?

$I^2\times R$

• Đầu tiên, nó có nghĩa là cáp, về bản chất, chống lại dòng điện tử. các electron của nó muốn ở trạng thái cân bằng và không muốn bị đẩy bởi những người mới tham gia
• $I$$F$

Khi bạn nghĩ về nó, không có gì đáng ngạc nhiên khi sức mạnh tiêu tan là bậc hai. Nếu bạn có cáp rất lớn, thì sẽ có nghĩa là năng lượng tiêu tán là tuyến tính. Bạn phải trả một mức giá không đổi cho mỗi điện tử đi vào. Trong một cáp nhỏ hơn, cáp trở nên bão hòa và khả năng chấp nhận điện tử mới giảm đi.

Để tất cả chúng cùng nhau

Đã nói tất cả, rõ ràng lỗi của lý do ngây thơ là gì: chúng tôi đã sử dụng điện áp giữa mặt đất và điểm cực trị đầu tiên của cáp. nhưng đại lượng duy nhất có ý nghĩa là điện áp trên các điểm cuối của cáp.

Một quan điểm khác về điều này, là mỗi khi bạn nói về một điện áp, bạn phải biết không chỉ lượng Volt mà nó có mà còn cả 2 điểm mà nó đề cập đến. Chúng là một phần của định nghĩa. Bản thân nó, một lực căng 10 Volts không có ý nghĩa vật lý. Một lực căng 10 Vôn giữa điểm A và điểm B, trái lại, có một ý nghĩa.

Quay trở lại vấn đề, bằng cách tăng điện áp giữa mặt đất và cực thứ 1 của cáp, chúng ta cần cường độ thấp hơn để truyền cùng một năng lượng cho người khác, người sẽ lấy dòng điện này và tiêu thụ nó ở điện áp mặt đất .

Phần kết luận

$I^2\times R = I\times V_2$ trong dây cáp điện trở $R$, Ở đâu $V_2 = I\times R$ là điện áp rơi trên cáp.

Một cách tương đương để thấy điều này là nó sẽ gây ra sự sụt giảm điện áp thấp hơn giữa trung tâm và người tiêu dùng.

Giới hạn là bạn cần phải có thiết bị đặc biệt. Ở một thái cực nếu lực căng quá cao, electron của không khí sẽ bị đẩy xung quanh và phóng điện (hay còn gọi là "plasma") sẽ được tạo ra.