Передача энергии на расстояние

Необходимость сооружения линий электропередач (ЛЭП) объясняется выработкой электроэнергии на крупных электростанциях, удаленных от потребителей, распределенных на обширных территориях. Известно, что передача электроэнергии на дальние расстояния осуществляется при высоком напряжении, благодаря чему значительно уменьшаются электрические потери в линии электропередачи. Формула потерь мощности без учета реактивной составляющей для однофазной системы известна из курса физики:

 

,

 

где – сопротивление протеканию электрического тока через проводник длиной с удельным сопротивлением .

Рассмотрим небольшой пример. Нам необходимо подключить лампу накаливания к генератору, который находится на расстоянии 10 км. Мощность лампы 100 Вт, номинальное напряжение 220 В, подключение осуществляется двойным медным проводом сечением . Определим потери мощности, которые возникают при передачи электроэнергии на это расстояние для двух случаев – при номинальном напряжении передачи 220 В и когда напряжение в 10 раз больше 2200 В.

Используя справочные данные, определим сопротивление медного провода длиной 10 км и поперечным сечением .

 

Ом

 

Определим, какой ток будет протекать по проводу в первом случае, когда и во втором случае – когда :

 

А;

А

 

Потери мощности для первого и второго случая составят:

 

 

Анализ результатов показывает, что в первом случае мы теряем при передаче практически половину мощности, т.е. мощность генератора должна быть в полтора раза больше и составлять 150 Вт, чтобы покрыть потери при передачи. Во втором случае потери незначительны, причем следует отметить, что повышение в 10 раз напряжения передачи уменьшает потери мощности в 100 раз.

Неотъемлемой частью ЛЭП являются трансформаторы, электроэнергия после генератора подается на повышающий трансформатор, в котором напряжение увеличивается до требуемого значения. Это напряжение должно быть тем выше, чем больше протяженность линии электропередачи и чем больше передаваемая по этой линии мощность. Например, при передаче электроэнергии мощностью кВт на расстояние 1000 км необходимо напряжение 500 кВ. В местах распределения электроэнергии между потребителями устанавливают понижающие трансформаторы, которые понижают напряжение до требуемого значения. И, наконец, в местах потребления электроэнергии напряжение еще раз понижают посредством трансформаторов до 220, 380 или 660 В. При таком напряжении электроэнергия подается непосредственно потребителям – на рабочие места предприятий и в жилые помещения.

Рассмотрим классификацию таких систем:

– транспортные линии сверх высокого напряжения (500–750 кВ);

– линии электропередачи высокого напряжения (110–330 кВ);

– распределительные сети (6; 10–35 кВ);