Гибкие системы передачи переменного тока реферат

Обновлено: 05.07.2024

ОАО “ФСК ЕЭС” – ОАО “Научно-исследовательский институт электроэнергетики” (ВНИИЭ) – ОАО “Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения” (НИИПТ) – ОАО “Энергосетьпроект”

Актуальными проблемами функционирования ЕЭС России являются:

1. Недостаточная пропускная способность межсистемных и системообразующих линий электропередачи, ограничивающая возможность удовлетворения требованиям свободного рынка электроэнергии при соблюдении условий надежного энергоснабжения. В настоящее время ограничена возможность параллельной работы ОЭС Сибири с европейской частью ЕЭС, ограничена выдача мощности из Тюменской энергосистемы на Урал, недостаточны пропускные способности ряда сече- ний между ОЭС Центра и ОЭС Северного Кавказа, со странами Закавказья, отсутствуют возможности осуществления параллельной работы ОЭС Сибири и ОЭС Востока и др. В ближайшей перспективе возможны ограничения в сечениях ОЭС Центра и ОЭС Средней Волги, в ОЭС Северо-За- пада.

Имеются ограничения по выдаче “запертых” мощностей ряда электростанций (Печорской ГРЭС, Кольской АЭС и др.).

2. Слабая управляемость электрических сетей

è недостаточный объем устройств регулирования напряжения и реактивной мощности, как следствие этого, – повышенные до опасных значений уровня напряжения в сетях в периоды сезонного и суточного снижения нагрузки. Часто для нормализации уровней напряжения практикуется вынужденное отключение системообразующих линий электропередачи напряжением 330 – 750 кВ, что снижает надежность работы ЕЭС.

новой технологии – гибких (управляемых) систем электропередачи переменного тока, содержащих современные многофункциональные устройства, объединенные общепринятым термином “FACTS” (заглавные буквы термина “Гибкие системы передачи переменного тока” на английском языке).

Устройства и технология FACTS основаны на передовых достижениях современной силовой электроники и устройств на их основе, а также комплексов, состоящих из электрических машин переменного тока и преобразователей частоты, микропроцессорных систем управления.

Технология гибких систем электропередачи FACTS охватывает все сегменты электроэнергети- ческого хозяйства: генерацию, транспорт электроэнергии и ее потребление.

Устройствами, обеспечивающими реализацию этой технологии являются:

управляемые статические преобразователи на базе современной силовой электроники, в том числе в сочетании с различного рода накопителями (сверхпроводниковыми, индуктивными, емкостными, маховичными и др.);

активные фильтры; комплексы, состоящие из электрических ма-

шин переменного тока и статических преобразователей частоты, включенных либо в статорную, либо в роторную, либо статорную и роторную цепи электрической машины.

Традиционные и хорошо известные из литературы иные средства регулирования напряжения и

3. Неоптимальное распределение потоков реактивной мощности, повышения пропускной

мощности по параллельным линиям электропередачи различного класса напряжения и, как следствие этого, – недоиспользование существующих электрических сетей, рост потерь в сетях, увели- чение затрат на передачу энергии. Такая ситуация имеет место в ряде ОЭС, в частности, в сетях 330 220 110 кВ энергосистем Северо-Запада, в сетях 500 220 110 кВ ОЭС Центра (Мосэнерго) и других сетях.

Наиболее оптимально и комплексно указанные проблемы могут быть решены при применении

способности, такие как шунтирующие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы, синхронные и статические компенсаторы реактивной мощности, устройства продольной емкостной компенсации линии электропередачи и другие средства, имеют лишь некоторые (отдельные) функции, присущие устройствам FACTS.

Устройства FACTS обладают принципиально новой функциональной возможностью – векторным регулированием в энергосистемах , когда по заданным законам регулируется не только значе-

ОАО ВНИИЭ -41с. В работе рассмотрены теория, устройство и область применения управляемых систем передачи переменного тока – FACTS (flexible AC transmission system). Предоставлены данные по опыту применения FACTS в мире. Предоставлены рекомендации по решению актуальных проблем транспорта электроэнергии в России при помощи технологий FACTS.

Ананичева С.С., Бартоломей П.И., Мызин А.Л. Передача электроэнергии на дальние расстояния

формат djvu
размер 2.31 МБ
добавлен 20 апреля 2009 г.

Учебное пособие. Екатеринбург.: УГТУ-УПИ, 1993. - 80 с. Изложены технические, экономические и экологические проблемы передачи электроэнергии на дальние расстояния по линиям переменного и постоянного тока. Рассмотрены режимы работы дальних линий электропередач и способы увеличения их пропускной способности. Теоретическое изложение сопровождается числовыми примерами, что способствует самостоятельному усвоению материала студентами.

Веников В.А. Дальние линии электропередач постоянного и переменного тока

формат jpg
размер 152.58 МБ
добавлен 17 марта 2010 г.

Рассматриваются электропередачи переменного и постоянного тока для транспорта электроэнергии на различные, и в том числе большие, расстояния. Пиводятся теоретические основы принципа работы такзх передач, а также примеры их конкретного выполнения. Для студентов электроэнергетических специальностей, а также для студентов электротехнического и энергетического профиляrn

Веников В.А., Худяков В.В., Анисимова Н.Д. Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения

формат djvu
размер 13.11 МБ
добавлен 06 июля 2009 г.

М.: Высш. школа, 1972. - 368 с.: ил. В книге излагаются вопросы передачи электроэнергии на расстояния как единой проблемы, включающей передачи переменного и постоянного тока, и их роль в энергосистеме в целом. Дальние электропередачи и их технико-экономический анализ. Технические характеристики электропередач большой протяжённости. Особые режимы электропередач переменного и постоянного тока.

Выскирка А.С., Бухуш П., Бошняга В.А., Солдатов В.А. и др. Управляемые электропередачи. Вып.7 Системные вопросы конструкции и режимы линий переменного тока

формат pdf
размер 6.8 МБ
добавлен 16 ноября 2011 г.

Кишинев. Штинница. 1993 г. -123с. Исследованы возможности повышения технико-экономических показателей линий электропередачи переменного тока путем совершенствования конструктивного и схемного исполнения. Изучены способы повышения эффективности управления режимами работы электрических сетей на основе более полного использования оборудования.

Голуб И.И. Методические указания для выполнения практических работ по дисциплине Электрические сети и системы

формат pdf
размер 569.39 КБ
добавлен 14 апреля 2009 г.

Иркутск, 2005. - 25 с. В методических указаниях приводятся сведения по определению параметров схем замещения элементов электрических сетей - линий, трансформаторов, реакторов, параметров линий ДПР, используемых для питания нетяговых нагрузок в системе электроснабжения железнодорожного транспорта переменного тока, а также порядок выбора наиболее экономичных режимов работы трансформаторов на подстанциях. Приводятся числовые примеры решения указанны.

Постолатий В.М., Александров В.А., Ширинских Н.В., Гусев А.П. и др. Управляемые электропередачи. Вып.3 Оптимизация линий электропередач и фазорегулирующих трансформаторов

формат pdf
размер 4.97 МБ
добавлен 01 ноября 2011 г.

Кишинев. «Штинница 1990г. -131с. Сборник посвящен исследованию режимов и технико-экономических показателей электропередач переменного тока различных классов напряжения с регулируемыми эквивалентными параметрами при помощи фазового воздействия или управляемых реакторов.

Постолатий В.М., Солдатов В.А., Тамазов А.И., Мельников Г.В. и др. Управляемые электропередачи. Вып. 6 Устройства регулирования управляемых электропередач

формат pdf
размер 6.79 МБ
добавлен 09 ноября 2011 г.

Кишинев. Штинница 1992г. -151с. Сборник посвящен исследованию возможностей повышения технико-экономических показателей линий электропередачи переменного тока путем совершенствования конструктивного и схемного исполнения, изучению способов повышения эффективности управления режимами работы электрических сетей на основе более полного использования оборудования, в частности фазоповоротных трансформаторов.

Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения

формат pdf
размер 11.46 МБ
добавлен 17 мая 2010 г.

Учеб для вузов. - Изд. дом МЭИ, 2007.- 488 с.: ил. Содержание книги, относящееся к переменному току, полностью соответствует утвержденной программе учебного курса, который читается студентам вузов, обучающимся по специальности "Электрические системы и сети". Часть книги, посвященная электропередачам постоянного тока носит ознакомительный характер. B книге впервые описаны управляемые (гибкие) линии переменного тока (FACTS), их назначение, способы.

Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения

формат djvu
размер 12.87 МБ
добавлен 02 февраля 2011 г.

Учебник для вузов. - Изд. дом МЭИ, 2007. - 488 с.: ил. Книга посвящена теоретическим и практическим вопросам применения протяженных линий электропередачи сверхвысоких и ультравысоких напряжений переменного и постоянного тока. Содержание книги, относящееся к переменному току, полностью соответствует утвержденной программе учебного курса, который читается студентам вузов, обучающимся по специальности "Электрические системы и сети". Часть книги, пос.

Ханаев В.А, Лачков Г.Г, Воропай Н.И, Шутов Г.В. и др. Управляемые электропередачи. Системная эффективность. Часть 2

формат pdf
размер 5.06 МБ
добавлен 29 октября 2011 г.

Кишинев. «Штинница. Академия наук Молдавской ССР. Отдел технической кибернетики, 1989. - 123 с. Сборник материалов. Приведены результаты исследований системной эффективности электропередач переменного тока новых типов для формирования основных электрических сетей Единой энергетической системы СССР. Рассмотрены также вопросы моделирования технико-экономических показателей, расчета и управления установившимися и переходными режимами в линиях повыше.

Гибкая система передачи переменного тока , более известный под аббревиатурой английского из FACTS (для F lexible lternating С омер текущего Т ransmission S ystem ) представляет собой оборудование электронной мощности усилителя используется для управления распределением зарядов в сети , тем самым улучшая пропускную способность и восстановителей потери, чтобы контролировать напряжение в точке или обеспечить динамическую устойчивость сетей по передаче от электроэнергии и производств групп , связанных с ней. Он также может фильтровать определенные гармоники и, следовательно, улучшать качество электричества.

Либерализация рынка электроэнергии и интеграция периодических возобновляемых источников энергии означает, что производство иногда находится очень далеко от мест потребления, а также уже не так предсказуемо, как раньше, поэтому необходимо увеличить пропускную способность сети и устранить узкие места. сеть развита. Отсутствие общественного одобрения строительства новых высоковольтных линий электропередач и новых электростанций побуждает сетевых менеджеров строить FACTS для увеличения пропускной способности сети.

ФАКТОВ очень много. Они по-прежнему являются частью семейства активных электрических компенсаций , но эта компенсация бывает последовательной, параллельной (шунтирующей) или гибридной, то есть последовательной и параллельной одновременно. В основном они состоят из конденсаторов и катушек индуктивности для выработки реактивной мощности , а также из силовой электроники или автоматических выключателей для прерывания и восстановления тока через первые элементы. Иногда трансформатор используется для уменьшения напряжения, которому подвергаются другие компоненты. Наиболее распространенными типами FACTS являются последовательные конденсаторные батареи (переключаемые механически или тиристорами), SVC, в которых емкость и индуктивность сочетаются параллельно линии, фазосдвигающие трансформаторы, STATCOM и SSSC, которые размещают источники напряжения соответственно параллельно и последовательно. серию к строке.

Резюме

Функции

Контроль потока мощности

Обычно линии электропередач нагружены в пределах от одной трети до половины их максимальной мощности. В случае перегрузки линия может достичь своего предела, затем она отключается через несколько секунд, что приводит к перегрузке соседних линий, которые, в свою очередь, отключаются, затем возникают каскадные отключения, которые приводят к общему отключению. ФАКТЫ пытаются сбалансировать нагрузку между линиями, чтобы предотвратить эту ситуацию. Если неисправность все же возникает, он попытается повторно сбалансировать нагрузку между разными линиями, чтобы остановить каскад отключений.

Кроме того, лучшая балансировка нагрузки (понимание тока) между линиями снижает потери. Другими словами, они позволяют избежать образования токовой петли. Действительно, потери по существу принимают форму потерь Джоуля и, следовательно, пропорциональны квадрату тока, при уменьшении тока в 2 раза потери уменьшаются в 4 раза.

Активная P и реактивная Q мощности, передаваемые в линии питания переменного тока, выражаются следующим образом для линии без потерь:

Где V ₁ и V ₂ являются напряжения на линии, Х линия реактивное и угол транспортировки , другими словами, фазовый сдвиг между V ₁ и V ₂ . Подводя итог, важно отметить, что 3 параметра важны: амплитуда напряжений, транспортный угол и импеданс. В сетях переменного тока система управления связывает активную мощность с частотой, с одной стороны, и реактивную мощность с регулированием напряжения, с другой. δ

Поэтому для регулировки передачи мощности мы можем выбрать управление амплитудой напряжений, значением импеданса или углом переноса:

Другими словами, конденсаторы и катушки позволяют FACTS динамически подавать или потреблять реактивную мощность в сети . Это приводит к увеличению или уменьшению амплитуды напряжения в точке подключения и, следовательно, максимальной передаваемой активной мощности .

Задача состоит в том, чтобы увеличить пропускную способность линий электропередачи за счет достижения предельных тепловых значений линий. Плохое признание общественностью линий электропередач, в основном по экологическим причинам, делает использование ФАКТОВ все более и более распространенным. Однако стоит помнить, что FACTS не изменяет этот тепловой предел и, следовательно, не может бесконечно увеличивать переносимую электрическую мощность высоковольтной электрической линии. Поэтому устройства FACTS не заменяют строительство новых линий. Они позволяют отложить инвестиции, позволяя более эффективно использовать существующую сеть.

Контроль стабильного напряжения

Длинные линии имеют тенденцию к перенапряжению на концах в случае низкой нагрузки, это называется эффектом Ферранти , и, наоборот, низким напряжением в случае большой нагрузки. Для поддержания постоянного напряжения или, по крайней мере, для того, чтобы не выходить за пределы, налагаемые нормативными требованиями, может оказаться интересным параллельное соединение FACTS.

Компенсация распределяется на станциях, которые распределяются в стратегических местах на линии. Поскольку компенсация распределяется неравномерно, невозможно поддерживать номинальное значение напряжения в любой точке линии. Поэтому важно тщательно выбирать места, где устанавливается шунтирующая компенсация, чтобы напряжение не отклонялось слишком сильно от его номинального значения.

Если SVC работает в режиме управления напряжением, система управления регулирует ток в SVC так, чтобы ток и напряжение следовали характеристической кривой.

Динамическая стабильность

В сети электричество вырабатывается синхронными машинами. Неисправности на линиях, открытие и закрытие селекторов, отказы определенного оборудования могут вызвать колебания активной мощности генераторов, на практике оси генераторов начинают ускоряться, а другие - замедляться. Другими словами, транспортный угол начинает колебаться. Способность сети восстановить синхронизм называется динамической стабильностью.

FACTS позволяют быстро регулировать напряжение и угол переноса и, таким образом, позволяют гасить колебания активной мощности и, таким образом, повышать доступность и надежность сети. В переходном режиме в случае неисправности время реакции должно быть менее 100 мс .

Качество электроэнергии

Поставщики электроэнергии должны обеспечивать хорошее качество напряжения, что означает как можно более постоянную частоту и уровень напряжения, синусоидальную форму волны и, наконец, симметрию между фазами. Однако в сети могут возникнуть следующие неисправности:

провалы напряжения и кратковременные прерывания. (Их продолжительность может составлять от 10 мс до нескольких секунд) после короткого замыкания в сети.
быстрые колебания напряжения ( мерцание ).
временные или переходные перенапряжения (длительностью менее 1 секунды).
короткие перерывы или кратковременное отключение (от 1/2 цикла до 3 секунд).
дисбаланс напряжения.

Эти сбои могут происходить из самой сети или от клиентов, случайные, например, грозы, или повторяющиеся, например, запуск промышленных машин, таких как дуговые печи . FACTS ограничивают последствия отказов и отказов оборудования, например, посредством управления напряжением.

На уровне формы волны фильтры часто связаны с FACTS, чтобы ограничить окружающие гармоники или гармоники, создаваемые самой установкой. См. Раздел фильтры .

Предельные токи короткого замыкания

Некоторые FACTS, такие как TCSR и IPC, в некоторых конфигурациях также могут ограничивать ток короткого замыкания.

История

Первые FACTS появились в 1930-х годах для увеличения пропускной способности некоторых линий с высоким импедансом. Компенсаторы серийного монтажа используются во всем мире уже более 60 лет.

Первые SVC появились в 1970-х годах и были разработаны EPRI . Первый был введен в эксплуатацию в Небраске в 1974 году компанией General Electric для стабилизации напряжения, которое становилось нестабильным из- за окружающих прокатных станов и дуговых печей . Это было в тот же период, когда начали использоваться тиристоры.

GTO присутствуют на рынке с конца 1980-х годов. Первый TCSC был построен в 1992 году компанией ABB в Кайенте , США, и увеличил пропускную способность линии на 30%. Принцип СТАТКОМа был изобретен в 1976 году Ласло Гюджи. Первый был установлен в Инуяме, Япония, в 1991 году. Он продавался Kansai Electric Power Corporation и Mitsubishi Electric Power Corporation. Второй был установлен в Салливане на северо-востоке Теннесси компанией Westinghouse Electric Corporation в США в 1995 году. Принцип UPFC был представлен в 1990 году Ласло Гьюджи. Первый UPFC был введен в эксплуатацию в 1998 году на подстанции AEP Inez по заказу American Electric Power .

В начале 1990-х годов Великобритания и Норвегия дерегулировали свой рынок электроэнергии . Впоследствии этому примеру последовали и другие скандинавские страны и Европа в целом. В Соединенных Штатах и Южной Америке рынок также в значительной степени либерализован. Хотя сеть передачи электроэнергии считается естественной монополией в Европе, Австралия , Новая Зеландия и США также частично ее либерализовали. Это значительно затрудняет прогнозирование потоков энергии. Становится необходимым развивать сеть и делать ее более управляемой, например, с помощью FACTS.

Согласно исследованиям, в будущем использование широкополосных полупроводников, таких как карбид кремния или нитрид галлия, позволит получать компоненты с более высоким напряжением и меньшими потерями по сравнению с теми, которые в настоящее время производятся из кремния .

Типы ФАКТОВ

Фактически, термин FACTS обозначает класс оборудования, который включает длинный список сокращений (обычно англоязычных); Синтетически мы можем классифицировать их следующим образом:

Классификация основных типов ФАКТОВ

Обычное управление (электромеханическое)	Устройство FACTS (силовая электроника)
RLC, трансформаторы	На тиристорах	На базе преобразователей напряжения (GTO, IGCT или IGBT)
Шунтирующее устройство	Компенсатор шунта (L или C): MSC или MSR	SVC	СТАТКОМ
Последовательное устройство	FSC	TCSC, TCSR (реже)	SSSC
Гибридное устройство	фазосдвигающий трансформатор (PST)	IPFC	UPFC
Другие гибридные устройства	HVDC Back-to-Back LCC	HVDC, спина к спине VSC

Конструкция на основе силовой электроники имеет то преимущество, что она намного быстрее механической конструкции, что позволяет реагировать на переходные неисправности и мгновенно адаптироваться к нагрузке. Механически переключаемые медленные, могут переключаться только иногда в день и служат для исправления предсказуемых и часто циклических проблем.

ФАКТЫ с преобразователями напряжения имеют то преимущество, что они более компактны, чем преобразователи с тиристорами. Поэтому реже возникает необходимость в расширении электростанций и, следовательно, в покупке земли, что является преимуществом.

Преобразователи, устанавливаемые в качестве источника тока, теоретически возможны, но менее выгодны с экономической точки зрения и с точки зрения производительности.

Параллели

Параллельная компенсация действует в основном на напряжение и ограничивает его колебания. Он также может ограничивать колебания активной мощности, но в этой роли менее эффективен, чем последовательная компенсация. Он работает как источник тока. Выбор места их расположения имеет решающее значение.

MSC ( конденсатор с механическим переключением): конденсатор с механическим переключением, иногда используемый как фильтр подавления гармоник . Используется для стабилизации напряжения при большой нагрузке. (50 = МВАр = 500)
MSR ( механически управляемый реактор ): индуктивность с механическим переключением. Используется для стабилизации напряжения в случае низкой нагрузки. (50 = МВАр = 500)
TSC ( Thyristor-Switched Capacitor ): конденсатор, переключаемый тиристорами . Индуктивность затухания, представленная последовательно, используется для ограничения тока в случае ненормальной работы и для предотвращения резонанса с сетью на определенных частотах. На практике несколько конденсаторов подключаются параллельно, подключение одного или нескольких конденсаторов дискретным образом позволяет контролировать общее значение конденсатора, подключенного к сети.
TSR ( Thyristor-Switched Reactor ): индуктивность, переключаемая тиристорами .
TCR ( Thyristor-Controlled Reactor ): индуктивность, управляемая тиристорами . Таким образом, он не всегда потребляет всю возможную реактивную мощность.

Пусть отмечен угол запаздывания тиристоров ТКС . Ток в ТКС составляет: α

я Т ПРОТИВ р , ж о нет d в м е нет т в л е знак равно V j ω L π ( 2 ( π - α ) + грех ⁡ ( 2 α ) ) = > (2 (\ pi - \ alpha) + \ sin (2 \ alpha))>

Затем мы можем рассчитать эквивалентную восприимчивость с этим значением основной гармоники тока, которое мы устанавливаем:

я Т ПРОТИВ р знак равно - j B V = - jBV>

За пределами 90 ° ток больше не является идеально синусоидальным, тогда возникают гармоники.

Для альфа = 90 ° напряжение отображается синим цветом, ток - красным.

Для альфа = 100 ° основная часть тока отображается зеленым цветом.

Для альфа = 130 ° основная часть тока отображается зеленым цветом.

Для альфа = 150 ° основная часть тока отображается зеленым цветом.

Кривая VI SVC: при низком напряжении система передает реактивную мощность, в противном случае она ее поглощает.

SVC ( Static VAR компенсатора ): шунтреактивной энергии Компенсатор , называемый также CsPR (статический реактивной мощности компенсатора) или statocompensator , смешайте TCR, TSC, фиксированные банки емкости и фильтры гармоник, первая модель которого была установлена в 1979 году в Южной Африке , является самый распространенный из ФАКТОВ. Они ведут себя как переменная восприимчивость, подключенная к сети как шунт. Они позволяют как увеличивать, так и уменьшать напряжение, тем самым удовлетворяя требованиям как при низкой, так и при высокой нагрузке (50 = МВАр = 1000).

TCBR ( Тормозной резистор с тиристорным управлением ): компенсатор этого типа, подключенный параллельно, используется для повышения стабильности сети при наличии помех.

STATCOM ( статический компенсатор ) или SVG ( статический генераторпеременноготока ): используется для компенсации реактивной энергии в линии, подключается как шунт .

Это в основном соответствует цепи постоянного тока, состоящей в простейшей форме из конденсатора, подключенного силовой электроникой к линии. Этот узел ведет себя как источник напряжения, регулируя его, вы можете управлять обменом реактивной мощностью между линией и STATCOM. Таким образом, если напряжение на выходе STATCOM выше, чем напряжение на линии, ток течет в реактивном сопротивлении к линии, передавая реактивную мощность последней. Источник напряжения может быть двухуровневым или многоуровневым. Силовая электроника может быть реализована с использованием GTO, IGCT или IGBT.

Подробнее о СТАТКОМе

Диаграмма, эквивалентная СТАТКОМу

STATCOM может регулировать свое напряжение V _T для подачи или поглощения реактивной мощности в линии. Он может обеспечивать свой номинальный ток даже при почти нулевом напряжении.

Одним из преимуществ STATCOM является возможность обеспечивать большое количество реактивной мощности даже при низком сетевом напряжении, в отличие от SVC. Его время отклика также очень низкое.

Последовательная компенсация действует в основном на реактивное сопротивление. Таким образом, уменьшается соотношение зависимости напряжения / нагрузки и может влиять на распределение нагрузки между различными линиями. У него хорошие возможности по гашению колебаний активной мощности. Он действует как источник напряжения. Выбор их расположения не так чувствителен, как в случае параллельной компенсации.

Если обратить внимание на меры, обладающие наивысшим потенциалом в улучшении энергоэффективности, то на первое место неизбежно выходит передача электроэнергии.

Эффективность в энергетических системах

Если обратить внимание на меры, обладающие наивысшим потенциалом в улучшении эффективности, то на первое место неизбежно выходит передача электроэнергии. Существует множество технологий, которые уже сегодня применяются для увеличения эффективности передачи электроэнергии, и еще больше технологий в этой области пока еще не достигли того уровня реализации, чтобы быть их имело смысл использовать коммерчески.
Ниже будут рассмотрения некоторые из таких технологий

1. HVDC - HVAC

Большинство линий передачи электроэнергии относятся к высоковольтным линиям переменного тока (HVAC).
Однако линии постоянного тока имеют, по сравнению с линиями переменного тока, определенные преимущества:
- снижение потерь на 25%;
- повышенная в 2-5 раз пропускная способность при сохранении напряжения;
- предоставление возможности точного управления потоком энергии;
Исторически, относительно высокие затраты на строительство терминальных станций линий HVDC, отводили этой технологии место для применения только в магистральных приложениях. Например, построенные еще в советские времена линии постоянного тока 800 кВ.
С приходом технологии HVDC нового типа, созданной компанией ABB, и названной HVDC Light, преимущества передачи постоянного тока высокого напряжения, теперь можно использовать и на более коротких расстояниях.

2. Устройства FACTS (Гибкие системы передачи переменного тока)

Гибкие системы компании ABB для передачи переменного тока (FACTS), установленные в Канаде

Семейство устройств силовой электроники, известные, как гибкие системы передачи переменного тока, или FACTS, предоставляют ряд преимуществ, увеличивая эффективность передачи энергии. Возможно, самым очевидным таким преимуществом является их способность увеличивать нагрузку линий переменного тока на 20-40%. Устройства FACTS стабилизируют напряжение, тем самым, устраняя некоторые ограничения безопасности, препятствующие операторам в увеличении нагрузки линии.
Помимо эффективности, эти устройства также обеспечивают и явное улучшение надежности.

3. Подстанции на основе КРУЭ

Большинство подстанций занимают большие площади для того, чтобы обеспечить конкретные проектные требования. Однако каждый раз, когда поток энергии проходит через подстанцию для понижения напряжения, теряется много энергии, так как энергия проходит через трансформаторы, распределительное, и другое оборудование. Эффективность выходящих из подстанции линий низкого напряжения тоже заметно ниже, чем у высоковольтных линий.
Если электроэнергию можно было бы передавать с более высоким напряжением на подстанции, приближенные к местам ее потребления, то удалось бы значительно улучшить эффективность.
Подстанции, использующие элегазовое оборудование, в сущности, помещают в герметичный металлический кожух все оборудование, которое можно увидеть внутри типичной подстанции, стоящей вне помещения. Воздух внутри этого кожуха замещается специальным инертным газом, позволяющим размещать компоненты оборудования ближе друг к другу, не рискуя появлением искрения.
Это привело к тому, что теперь стало возможным размещать подстанцию в подвале строения, или в другом замкнутом пространстве, что позволяет в полной мере воспользоваться эффективностью передачи электроэнергии высокого напряжения.

4. Сверхпроводники / кабели HTS

Сверхпроводящие материалы при температуре, близкой к температуре жидкого азота, обладают способностью проводить электричество с сопротивлением, близким к нулю.

Относительное возрастание мощности при сравнении кабелей HTS c СПЭ(XPLE)-кабелями

В настоящее время разрабатываются так называемые, высокотемпературные сверхпроводящие кабели (HTS), которые, хотя и требуют некоторого охлаждения, могут передавать в 3-5 раз больше мощности, чем обычные кабели.
Потери энергии в кабелях HTS намного ниже, чем в обычных линиях электропередачи, даже с учетом затрат на охлаждение. Основные поставщики сверхпроводников заявляют, что потери в кабелях HTS составляют всего половину процента от передаваемой электроэнергии, в то время как для традиционных кабелей, этот показатель равен 5-8%.
Сверхпроводящие материалы могут также использоваться в качестве замены меди в трансформаторных обмотках, что позволит снизить на 70% потери по сравнению с существующими устройствами.

5. Системы регионального мониторинга

Региональный мониторинг и функционирование

Большинство систем передачи электроэнергии вполне могли бы работать с большей нагрузкой, если бы не соображения безопасности. Но если оператором предоставить возможность более точно наблюдать состояние сети, и делать это в реальном времени, то эти ограничения можно было бы снять.
Один из примеров этого относится к довольно простому факту. Когда линия электропередачи нагревается, то составляющий ее металл становится более пластичным, и линия провисает. Это может привести к короткому замыканию, если провода линии войдут в контакт с деревьями, или с другими заземленными объектами.
Системы регионального мониторинга (WAMS) обладают многообещающими возможностями, одной из которых является наблюдение за температурой проводников линии. С использованием этой функциональности, операторам сетей передачи электроэнергии будет легче правильно изменять нагрузку линий электропередачи, благодаря четкому пониманию того, насколько близко данная линия подходит к своим температурным пределам.

Читайте также: