Даёшь постоянный ток! Опции

[Гость_Гость_*]

Спор, конечно, интересный.
Действительно, при передаче эл.энергии на постоянном токе потери меньше.Это в любом учебнике по электрическим сетям написано. Но уже была озвучена мысль , что на большие расстояния эл.энергию выгоднее передавать на постоянном токе, а распредсети и конечным потребителям на переменном, с чем я полностью согласен.
Насчет дорогих трансформаторов:у конечного потребителя предлагается ставить инверторы, но в них тоже используются трансформаторы,и габариты их будут зависеть от мощности нагрузки, т.е. чтобы подвести электроэнергию к двигателю 22кВт, надо использовать инвертор, в котором будет стоять трансформатор минимум 22кВт.
можно выйти из этого положения тремя способами:
1. поставить двигатель постоянного тока - но асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором являются пока что самыми надёжными и простыми в обслуживании, так что такой выход вряд ли подходит.
2. использовать повышенную частоту сети, что бы уменьшить габариты и вес трансформаторов - для низких оборотов придётся мотать двигатели с каким количеством пар полюсов? - усложняем конструкцию и стоимость эл.двигателей, опять же частоту нельзя повышать беспредельно.
3. использовать бестрансформаторные преобразователи частоты, но тогда придётся использовать напряжение сети, равное Uл*корень(2) электродвигателя.
Придется решать, на какое напряжение делать сети у потребителей: если на 540В, то как тогда быть с бытовыми потребителями и с осветительной сетью, а если применить напряжение меньшей величины и соответствующие двигатели, то тогда возрастут токи и соответственно сечения кабелей и проводов, т.е. меди уйдёт больше. Ну не делать же в самом деле две системы - силовую и осветительную?

[Гость_Roman D_*]

Судя по всему ты не знаком с этой проблемой "большой" энергетики, но слова "хотя бы" и "реактивка" несовместимы

По долгу службы занимаюсь средними напряжениями (правда, линии короткие), и с реактивкой знаком. Слова "хотя бы" использованы потому, что помимо ликвидации реактивной мощности, по словам уважаемых оппонентов, при переходе на постоянный ток появляются другие выигрыши.
Однако устройство новых линий постоянного тока и перевод существующих - опять две большие разницы . Но пока об этом не будем.

Касаемо применения двигателей постоянного тока. Здесь есть ограничение по напряжению порядка полутора киловольт из-за так называемого "кругового огня".

Повышенная частота сети - тоже не подарок. Тут вырастет электромагнитное излучение (крайне малополезная для окружающей среды вещь), волновое сопротивление опять-таки. С ростом частоты растет влияние скин-эффекта, то есть провода надо делать толще.

Кстати, о преобразователях частоты. Включенный в качестве конечного устройства асинхронный электродвигатель по определению создает в цепи положительную реактивную составляющую. Вот если задуматься, куда она девается? Не получается ли, что перейдя на постоянный ток на линиях, мы просто перегоняем реактивку в другое место? Просветите на эту тему...

[Евгений]

[quote=Roman D]Касаемо применения двигателей постоянного тока. Здесь есть ограничение по напряжению порядка полутора киловольт из-за так называемого "кругового огня".
Повышенная частота сети - тоже не подарок. Тут вырастет электромагнитное излучение (крайне малополезная для окружающей среды вещь), волновое сопротивление опять-таки. С ростом частоты растет влияние скин-эффекта, то есть провода надо делать толще.
[/quote]

Согласен, но постоянку до потребителя доводить не надо. На узловой ПС поставил инвертор, после него транс - все то же самое, что на переменке, только добавился выпрямитель/инвертор.

[quote]
Кстати, о преобразователях частоты. Включенный в качестве конечного устройства асинхронный электродвигатель по определению создает в цепи положительную реактивную составляющую. Вот если задуматься, куда она девается? Не получается ли, что перейдя на постоянный ток на линиях, мы просто перегоняем реактивку в другое место? Просветите на эту тему... [/quote]

Ту реактивную энергию, что надо потребить двигателю выработают, как обычно, компенсирующие установки, в худшем случае наш тиристорный блок "выпрямитель/инвертор".[/quote]

[Феодор]

Чего-то моя тема развивается, да всё без меня. Давайте что-ли поотвечаю.

На сообщение Романа недельной давности: про электровоз ссылка очень интересная, спасибо. К сожалению вы так и не объяснили конкретно технически чем переменный ток оказался экономичнее для ЖД.

Насчёт силиконовой долины - это вы хорошо пошутили. Утверждать, что кремний производится в силиконовой долине - это как утверждать, что электровоз передаётся по проводам. Да будет вам известно, в силиконовой долине замечательный климат круглый год и огромное количество технических ВУЗов. Именно поэтому там такое количество организаций разрабатывающих электронику и программное обеспечение. Собственно производство этой электроники - в основном в Азии.

Почему стоимость электростанции растёт пропорционально квадрату напряжения? Если подключить две электростанции последовательно, можно напряжение удвоить. Повысятся, конечно, расходы на изоляцию этого напряжения, но откуда там квадрат взялся - не вижу. Вразумите. Технически.

Про повышение напряжения аргумент такой: пиковое напряжение переменного тока существенно выше номинального. Постоянный ток по тому же проводу можно передавать с напряжением, равным пиковому переменного - в 1,4 раза выше номинального переменного. Фактически, по двум проводам можно передать такую же мощность постоянным током, как по трём таким же проводам - переменным. И это без учёта реактивки, тема которой была раскрыта без меня.

[Феодор]

Следующая тема - какое напряжение подавать потребителю. Ответ: не знаю. Давайте пофантазируем, как бы вы спроектировали потребительскую сеть постоянного тока.

Тут на самом деле множество подвопросов. Например, вопрос насчёт двигателей решается совершенно по-разному если речь идёт о существующих двигателях и о вновь устанавливаемой технике. Новую технику можно спроектировать под любые параметры, особенно если учесть, что в каждом агрегате предполагается электронное питание.

По-моему не обязательно ставить на частотник трансформатор. Электроника вполне способна повышать/понижать напряжение постоянного тока и без транса, и с использованием высокочастотного транса.

Все уверенно утверждают, что на текущий момент постоянный ток в распределительных и потребительских сетях не оправдан. Согласен. Но, предположим , через 10 (Роман может предположить 100 ) лет ТП 10/0,4 на 100-1000 кВА в электронном исполнении сравняется по цене с классической схемой. Сделав сноску на инерцию мышления, кадры и всё прочее, всё-ж таки думаю, что сетевые конторы заинтересуются экономией. Но в распределительной сети оба конца провода находятся в ведении одной и той же организации (а когда разных - договорятся). С потребителями сложнее.

Что надо спроектировать. Возможно потребуется новый разъём, чтобы старые приборы без переходников не втыкали. Можно подавать 240 вольт постоянки, чтобы лампочки и прочие компьютеры работали без изменений. Можно подавать 340 вольт (это 240 * V2), чтобы переходник на 240 вольт переменного получался по наиболее простой схеме и чтобы реализовать заявленную экономию проводов. Так и не решили какую точку будем заземлять. В принципе, можно сделать двухфазную сеть - +/- 240 и нуль, с линейным напряжением 480 - вот только непонятно что с пылью будет.

Какие комментарии?

[Гость_Гость_*]

Трехфазная сеть существенно отличается от двухфазной переменной в плане экономии проводов. В трехфазной сети мы фактически имеем 3 канала передачи энергии, но вместо шести проводов используются всего три, правда здесь необходимо иметь сбалансированную нагрузку по всем трем линиям, для исчезновения тока в нулевом проводе. В результате существенная экономия метала (в 2 раза).

А в пользу постоянного тока и дешевизны преобразователей, блоки питания в бытовой технике – прекрасный пример, зря вы отказались от него, ведь с того и начинался диалог, чтобы подавать постоянный ток конечному потребителю. Сейчас в квартирах очень мало приборов, которым действительно нужен переменный ток.

[Tchernishev]

В квартирах то да, а вот на производстве, на каждый асинхронник - по инвертору, дороговато выйдет.....

[Феодор]

Гость: Что-то вы про трёхфазную сеть замудрили. Двухкратной экономии там нет. По сравнению с двухфазной (переменной или постоянной - не важно), асимметричная трёхфазная имеет один нулевой проводник на 3 фазных вместо двух. То есть экономия 17%. А если провода экономим, самое эффективное - симметричная сеть (вне зависимости от количества фаз), без нулевого проводника, который мощность не передаёт.

От преобразователей никто не отказывается, весь разговор вокруг них. На сегодня, конечно, дороговато, но утверждается, что это только на сегодня.

[Flash]

Позавчера привёз наш "сервисник" труп вентилятора с бонеты (в с/маркетах такая ванна с -18 грд. внутри) снять крыльчатку и подобрать аналог.
Двигатель оказался, как кулер на компе, безколлекторный ДПТ с электронным коммутатором на 230 В и мощностью 10 (!) Вт!
Получается, что немцам он дорстаётся дешевле, чем АД, которые миллиардами выпускаются и продаются (пост. магнит, мост, пара транзисторов, д.Холла против профильного электротех. железа и обмотки (самой работы)).

Замечаю, что для АД всё большее применение находят ПЧ или Softstarter - ы (станки, пром. насосы, лифты), а в "бытовухе" почти все движки коллекторные (пылесосы, кофемолки и др.), хотя они дорогие только из-за своего принципа (коллектор и щётки).

[Flash]

Забыл добавить: всё к тому и идёт, распределение именно переменного тока становится менее целесообразно. (имхо)

[Гость_Pavel2_*]

Еще в решениях какого-то съезда был пункт о постройке ЛЭП постоянного тока на 1200кВ, и где она? Да действительно передача на большие растояния мощных потоков энергии выгодна, только реализация этого принципа съедает всю экономию, и еще много чего в придачу. Полупроводники выше 1-2кВ не держат
(и вряд ли будет там какой либо существенный прорыв в ближайшее время), значит нужно последовательное соединение отдельных приборов - кто с этим сталкиваля, тот знает что это такое. Кстати трансформатор - самая надежная из электрических машин и обладает самым высоким к.п.д.
А по поводу ЖД, то там перевод на переменку обусловлен повышением напряжения с соответствующим снижением тока, далее стоит трансформатор, выпрямитель и тяговый движок постоянного тока, хотя попытки внедрить асинхронный привод продолжаются уже лет 30, и кое где это даже работает.

[Евгений]

На яндексе посмотри, полно у нас действующих линий постоянного тока. Опыт эксплуатации более 50 лет - экономический эффект плюсовой.

[Гость_Pavel2_*]

А хоть одну для примера без Яндекса можно назвать?
Толко не надо про опытный участок в ВЭИ между 2-мя зданиями, да и тот вроде уже разобрали.
В мире примеры есть, но очень незначительны по отношению к типовым решениям, и в основном пока используются для освоения метода.

[Гость_Pavel2_*]

Прошу прошения, немного погорячился - есть 1(один) пример
реализации в СССР в 1962 году, и до сих пор вроде работает.
(кое-как правда)
http://www.zerkalo-nedeli.com/nn/show/416/36543/

[Евгений]

Не знаешь, а утверждаешь категорично. У нас успешно функционирует около 5 линий постоянного тока, экономически очень оправданных. Чем длинее линия, тем больше выгода от постоянного тока. Первая линия - Кашира-Москва в 50 году запущена. Это не эксперименты - это успешная эксплуатация! Ниже специально сходил на первый же сайт из поисковика http://www.niipt.spb.ru/sections/reference.html - выдержка оттуда, к чему имеет отношение только этот институт. Будешь настаивать - найду информацию по остальным линиям. А в мире их вообще полно.

---START HERE---
Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения был образован распоряжением Правительства в 1945 году для решения проблем, связанных с внедрением в энергетику электропередач постоянного тока и созданием Единой энергосистемы страны.

Решая эту задачу, институт уже в 1950 году осуществил впервые в мировой практике пуск опытно-промышленной ППТ мощностью 30 МВт с ртутными вентилями от электростанции в г. Кашире до подстанции в Москве с кабельной линией напряжением 200 кВ длиной 112 км. В течение 1962-65 г.г. была введена в эксплуатацию ППТ от Волжской ГЭС (г. Волжский) до подстанции Михайловская в Донбассе и тем самым освоена передача самой большой в мире на тот период мощности (720 МВт) на расстояние около 500 км по воздушной линии напряжением 800кВ (±400кВ относительно земли).

Накопленный опыт в решении сложнейших задач электроэнергетики позволил разработать проект уникальной электропередачи постоянного тока Экибастуз-Центр мощностью 6000 МВт, напряжением 1500 кВ для транспорта электроэнергии от Экибастузских ГРЭС в центральные районы страны, на расстояние свыше 2400 км. Данный проект не был реализован из-за событий последнего десятилетия.

По разработкам и под руководством института в 1980-84 годах на Выборгской подстанции построена вставка постоянного тока (ВПТ) для несинхронной связи энергосистем России и Финляндии, являющаяся и в настоящее время самой крупной в мире. Ежегодно Россия экспортирует в энергосистему северных стран через эту вставку свыше 4000 ГВт· часов электроэнергии.

Общий вид открытого распределительного устройства (ОРУ) 400 кВ

ОРУ 330 кВ




Фаза главного трансформатора выпрямителя преобразовательного устройства КВПУ- 2

Вентильные блоки Выборгской преобразовательной подстанции


Все указанные объекты базировались полностью на отечественном оборудовании и содержали впервые апробированные технические решения, многие из которых в дальнейшем широко использовались в мировой практике.

НИИПТ явился пионером в ряде базовых для энергетики областей:

внедрения полупроводниковых приборов в мощных преобразовательных установках

решения методических вопросов надежности энергосистем

разработки централизованных систем противоаварийной автоматики и др.


При решении задачи создания ЕЭС СССР, институтом были решены многие методические аспекты повышения надежности больших энергообъединений. Результаты разработок НИИПТ по повышению надежности, устойчивости и живучести энергосистем внедрены также в энергосистемах Средней Азии, Казахстана, Украины, стран Балтии.

Получили признание разработки института по созданию компьютерных централизованных систем противоаварийной автоматики и вычислительных комплексов “Советчик диспетчера”. Эти системы, основанные на так называемом адаптивном алгоритме НИИПТ, эксплуатируются в энергообъединениях Урала, Тюмени и Средней Волги.

Существенен вклад института в освоение в СССР линий электропередачи высших классов напряжения: 330,500, 750 и 1150 кВ переменного тока. Среди выполненных работ:

разработка и внедрение окисноцинковых ограничителей перенапряжения (использование таковых позволило, например, снизить габариты ОРУ 500 кВ Саяно - Шушенской ГЭС на 12% и существенно уменьшить его стоимость);

разработка новых унификаций воздушных линий 110-750 кВ со стальными и железобетонными опорами;

подготовка и ввод в действие совместно с другими организациями руководящих и нормативных материалов по линиям 6-1150 кВ;

исследования старения внутренней изоляции высоковольтного оборудования для подстанций с целью определения параметров надежности в процессе ускоренных ресурсных испытаний;

исследования экологических аспектов, сопутствующих линиям электропередачи высокого напряжения переменного и постоянного тока.

На сегодня НИИПТ является многопрофильным электроэнергетическим научно-исследовательским центром и головной научной организацией отрасли в области систем и линий электропередачи постоянного и переменного тока, развития системообразующей сети ЕЭС и межгосударственных электрических связей.

---END HERE---

[Феодор]

Повторяю специально для тех, кто тему не читает. По миру линий постоянного тока больше сотни, список по адресу http://en.wikipedia.org/wiki/Hvdc

Сейчас ABB разработала "облегчённую" систему постоянного тока HVDC Light на транзисторах вместо тиристоров. Эта система оправдана при нагрузках от 10 МВт.

[Гость_Гость_Павел_*_*]

Абсолютно согласен с автором темы! Работая в сфере малой и средней энергетики много лет - на своём опыте, а также изучив передовой опыт развитых стран окончательно убедился в полной бесперспективности линий передач переменного тока, особенно длинных и сверхдлинных. Учитывая современный уровень развития преобразовательной техники становится очевидным преимущество передачи и распределения постоянного тока с преобразованием в переменный на местах, ближе к конечному потребителю. Стоимость сверхсовременных и сверхумных компенсаторов всяческих потерь и перекосов гораздо больше простых преобразователей AC/DC, DC/АС и DC/DC, не говоря уж о потерях в линиях, которые нельзя скомпенсировать! Вместо принятия очевидного решения люди ломают голову над очередными "прожектами" по передаче четырёхфазного тока и изобретают всё более сложные компенсаторы. Учитывая, что в развитых странах более 80% электроэнергии у конечного потребителя дополнительно подвергается преобразованию (почти на 100% импульсные блоки питания всей радиоаппаратуры и оргтехники и частотные преобразователи на весь современный электропривод), а оставшаяся часть – это нагревательные приборы, которым всё равно, чем питать - становится очевидным, что в конечном итоге и у конечного потребителя бытовая и промышленная сеть должна быть также постоянного тока! Перевод на постоянный ток избавляет человечество от такого количества проблем, что и перечислить все сразу трудно, вот только некоторые из них:
Нет вредных для человека и окружающей среды переменных электромагнитных полей.
Нет никаких перекосов фаз и нарушений нулевых последовательностей.
Нет проблем с косинусом фи и коэффициентом мощности.
Нет резонансных явлений в сетях.
Все вопросы с возможными помехами по сети решаются на порядок проще, чем в сети переменного тока.
Нет нужды в диодных мостах в блоках питания аппаратуры.
Простейшие схемы резервирования и бесперебойного питания от 2-х и более источников (включил через диоды и всё!).
Нет проблем с рекуперацией энергии и синхронизацией с сетью.
Минимальные потери при передаче на большие расстояния.
Получить постоянный ток при преобразовании на порядок проще, чем хорошую синусоиду, да ещё трехфазную!
При преобразовании с одного напряжения на другое с использованием повышенной частоты (400 и более Гц) размеры, вес и стоимость силовых трансформаторов становятся просто смешными в сравнении с 50-Гц-овыми монстрами! Расход меди и железа можно сократить в 8-16 и более раз!
Только постоянный ток в будущем позволит построить действительно единые и надёжные электросети, как локального, регионального, так и национального масштаба!
В связи с очевидностью проблемы необходимо повсеместно готовить почву для постепенного перехода на электроснабжение постоянным током и в первую очередь конечных потребителей, поскольку поставить одну преобразовательную подстанцию АС\DC с хорошим коэффицентом мощности на несколько зданий, с сохранением или минимальными переделками уже существующих линий электропередач гораздо проще и дешевле, чем пытаться заставить потребителя обеспечить качественное потребление электроэнергии.

[Михайло]

в домах и цехах не стоит ждать появления =220 В...

[Гость_Гость_*]

А кто-нибудь задумывался об экологическом вопросе? Каково влияние ЭМП от линий постоянного тока на человека? При напряжении более 500 В постоянный ток становится опасней переменного.

"Вблизи ЛЭП постоянного тока необходимо учитывать эффекты, которые связаны с объемными зарядами, создаваемыми короной на проводах, и заполняющими все пространство от проводов до земли. В силу этого наблюдается значительное увеличение напряженности электрического поля вблизи Земли, зарядка изолированных объектов до высокого напряжения и повышение концентрации ионов у земли."
Таким образом необходимо увеличение полосы отчуждения, что в свою очередь экономически невыгодно..

[Dashout]

Крайне интересная тема и поднимаемые вопросы. На этом форуме оказался случайно (искал информацию по ППТ).
Я экономист, занимаюсь подготовкой материалов для разработки прогнозов. И вот что для меня не понятно!
В работе ТЭС примерно 50% мощности используется по неэкономичному сценарию (большой перерасход топлива) - работает на пиковые нагрузки сети. У нас в РФ (с ее географией) есть прекрасная возможность использовать перекрытие нагрузки за счет часовых поясов. Вопрос - почему это не происходит! с 8 до 14% выросли потери в сетях. Себестоимость энергии высока, цены тоже скромностью не страдают, энергетики прогнозирую увеличение цены в разы...
С точки зрения экономики, прекрасно вписалась бы такая "хордовая" энерготранспортная линия с запада на восток + питательные линии с севера на юг. вводить кольцо в распределительные сети. Может быть даже дать возможность предприятиям делать выбор каким током запитываться (наиболее энергоемкие производства, например, электролиз и др, берут постоянный ток).
Крайне важно увеличить функцию суточного перераспределения энергии. это могло бы кардинально повлиять на себестоимость как производства энергии, так и ее цены для потребителя (в том числе и населения). Создало бы реальное рыночное пространство - существующие региональные рынки, на мой взгляд, больше похожи на "картельный сговор". Это рынок "продавца", а нужен рынок "покупателя". В период кризиса (дефляции) высокая стоимость энергии является негативным фактором - ее надо снижать, независимо, выгодно это частным энергогенерирующим компаним или нет.
Внимательно (как не специалист и насколько я могу понять) читал соответствующую техническую литературу и с большим интересом Ваш форум: вроде бы все говорит за постоянный ток!?
Складывается впечатление, что энергетикам постоянный ток не выгоден своей экономичностью, новой номенклатурой оборудования "незнакомых" поставщиков..., снижением бюджетных вливаний...
Крайне хотелось бы узнать мнение участников форума по логичности выполнения "хордового" проекта энергопровода постоянного тока по всей территории РФ.

Ремарка: совершенно согласен с участниками форума, что смотреть нужно вперед. Если сегодня нет соответствующих экономичных преобразователей - это не повод отказываться от задач оптимизации производства и распределения энергии. Будет спрос - возникнут и предложения.