Техника - молодёжи 1959-04, страница 16

Чтобы не снижать эффективность передачи, с увеличением длины линии приходится увеличивать и напряжение. Но при высоких напряжениях возникает так называемый коронный разряд: воздух, окружающий провода, ионизируется. На ионизацию затрачивается энергия, увеличиваются общие потери. При напряжении до 220 кв потери на корону сравнительно невелики, при 400 кв они уже составляют заметную долю, а при напряжении 600—800 кв начинают превалировать над другими видами потерь. Это порождает новое серьезное затруднение!

Но указанные трудности не являются непреодолимыми. Современная техника находит возможности если не полностью устранить, то значительно их уменьшить.

Для повышения устойчивости параллельной работы станций прибегают к продольной компенсации: последовательно с линиями электропередачи включают мощные батареи конденсаторов. В целях разгрузки генераторов и трансформаторов от емкостных токов пользуются поперечной компенсацией: параллельно к линии передачи в нескольких точках включают мощные индуктивные катушки. Для того чтобы уменьшить потери на корону, увеличивают диаметр проводов, а чтобы при этом не расходовать лишнего металла, делают их полыми, в виде витых трубок. Применяют также так называемое расщепление проводов: каждую фазу составляют из двух, трех и большего количества проводов, расположенных друг от друга на некотором расстоянии. Но осуществление этих и других мероприятий требует существенных дополнительных капиталовложений.

Из сказанного можно сделать вывод, что проблема экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния снова требует радикального решения.

НАЗАД — К ПОСТОЯННОМУ ТОКУ!

Интересно отметить, что на трудности передачи переменного тока на большие расстояния и при высоких напряжениях, которые неизбежно возникнут в будущем, незадолго до своей смерти, в 1919 году, указывал сам создатель трехфазных линий электропередачи Доливо-Добровольский. «Будущее решительно указывает на направление: постоянный ток», — писал он.

В самом делеь передача энергии на постоянном токе сулит многие преимущества. При такой передаче отсутствуют емкостные токи в линии, полностью снимается проблема устойчивости параллельной работы. Поэтому дальность передачи постоянного тока практически не ограничена. Более того, длинные передачи экономически более целесообразны. Потери на корону, при одинаковом с переменным током на

пряжении, значительно меньше. Это значит, что если допустить одинаковые потери на корону, то при постоянном токе можно применять более высокие напряжения и, следовательно, при том же сечении проводов можно передавать большую мощность.

Доливо-Добровольский видел эти преимущества постоянного тока, но в те времена полученные преимущества передачи могли быть полностью потеряны при генерировании и распределении электрической энергии. Вопрос об использовании постоянного тока для передачи электроэнергии встал на реальную почву позже — когда были разработаны мощные высоковольтные статические (без подвижных частей) преобразователи переменного тока в постоянный и постоянного в переменный. Наличие таких преобразователей позволяет создать новую схему электроснабжения на дальние расстояния. Переменный ток, полученный в генераторах при напряжении 10—15 кв, с помощью обычных трансформаторов преобразуется в переменный же ток высокого напряжения: 400—800 кв. На высоком напряжении происходит преобразование переменного тока в постоянный или так называемое выпрямление с помощью статических выпрямителей, после чего электрическая энергия передается уже на постоянном токе через линию электропередачи к центру потребления. На приемной подстанции происходит обратное преобразование постоянного тока высокого напряжения в переменный ток высокого напряжения, а переменный ток высокого напряжения с помощью трансформаторов преобразуется в переменный же ток более низкого напряжения, после чего электроэнергия направляется в электрическую систему переменного тока, к которой присоединены потребители.

Таким образом, постоянный ток нужен только для передачи электрической энергии. Генерирование, распределение и потребление электроэнергии по-прежнему осуществляются на переменном токе. Этим самым сохраняются все преимущества получения и Использования переменного тока и в то же время устраняются недостатки, свойственные передаче при переменном токе.

Основным аппаратом для прямого и обратного преобразования . тока является управляемый электрический вентиль — устройство, пропускающее ток только в одном направлении. Если вентиль включить между источником переменного напряжения и нагрузкой, то в такой цепи ток будет проходить только тогда, когда анод вентиля будет иметь положительный потенциал по отношению к катоду. Таким образом, переменный ток преобразуется в постоянный. Этот процесс называется выпрямлением.

Если вместо нагрузки включить источник постоянного напряжения и с помощью сетки отпирать вентиль только тогда, когда напряжение сети переменного тока имеет противоположную току полярность, то энергия будет направляться от источника постоянного тока в сеть переменного тока. Этот процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока называется инвертированием.

Схемы выпрямителя и инвертора совершенно одинаковы. Совокупность всех аппаратов (вентилей, трансформаторов и т. д.), служащих для прямого и обратного преобразования.

На рисунке показан общий вид ионного (ртутного) вентиля низкого давления, используемого в линиях передачи постоянного тока. Рядом с рисунком вентиля показан разрез его и принципиальная схема действия. Вентиль имеет три основных электрода: анод, катод и сетку. Все эти электроды помещены в сосуде, из которого воздух выкачан. Анод и сетку обычно делают из графита или специальных сортов стали, а в качестве катода используется жидкая ртуть. Между вспомогательным электродом и ртутным катодом все время поддерживается вспомогательная электрическая дуга, благодаря которой с поверхности ртути вырываются электроны. При положительном потенциале на аноде электроны под влиянием электрического поля двигаются от катода к аноду внутри сосуда выпрямителя. Сталкиваясь на пути с атомами ртути, электроны ионизируют эти атомы, то есть выбивают один или несколько электронов атома из их орбит. Таким образом, атомы превращаются в положительно заряженные ионы. Положительные ионы ртути движутся к отрицательно заряженному катоду, а освободившиеся из атомов электроны на своем пути ионизируют новые атомы. Следовательно, между анодом и катодом протекает ток. Вентиль становится проводящим. Положительные ионы, подойдя к катоду, нейтрализуют отрицательный пространственный заряд электронного облака и тем самым облегчают выход электронов из катода. При перемене полярности электродов ток прекращается, так как у поверхности анода свободных электронов нет.

АНОДЫ ДЕЖУРНОЙ ДУГИ Д

-з-электрон ы

Ф-ионы

анодн ы и изолятор

/

экраны

у

фильтр-днод

верхнего возбуждения