Каким образом можно снизить потери электроэнергии при передаче ее на большие расстояния

Каким образом можно снизить потери электроэнергии при передаче ее на большие расстояния

Существуют две возможности для снижения потерь электроэнергии: уменьшить сопротивление проводов линии электропередач и уменьшить в ней силу тока.

Чтобы уменьшить сопротивление линии, используют провода, изготовленные из материала с малым удельным сопротивлением (обычно медь или алюминий), и увеличивают их поперечное сечение. Однако этот путь малоэффективен — провода должны иметь малую массу.

Рассмотрим вторую возможность. Повышение напряжения с помощью трансформатора сопровождается понижением силы тока. Поэтому, прежде чем ток от генератора попадет в линию электропередач, он должен быть преобразован в ток высокого напряжения (и малой силы тока). Для этого на территории электростанции устанавливают повышающие трансформаторы (повышающая подстанция).

Переданная по ЛЭП электрическая энергия из-за ее высокого напряжения не может быть непосредственно использована потребителями, поэтому ее напряжение на месте потребления понижается. Для этого используются понижающие трансформаторы. Понижение напряжения происходит в несколько этапов.

Рис. 1. Условная схема высоковольтной линии передачи. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках линии. На схеме изображен только один из трех проводов высоковольтной линии.

Потери при передаче электроэнергии

При передаче электроэнергии происходят довольно большие потери, которые бьют по карману не только поставщику, но и потребителю. В условиях кризиса это особенно ощутимо. Есть ли решение у этой проблемы? Как устранить ее и возможно ли это сделать?

Электрическая сеть состоит минимум из 3-х ключевых компонентов:

• Генератор;
• Потребитель;
• Сеть проводов или линия электропередачи.

Это идеальная схема, но на самом деле она состоит их многотысячных проводов длиной в несколько километров, оборудования и многочисленных подстанций. Все они связывают участников сети между собой. При этом на каждом звене происходят потери электроэнергии. Потребитель в результате получает электроэнергию не в отпущенном количестве, а в фактически переданном. Чтобы эти потери не достигали больших значений, поставщики ищут постоянно решения, используют разные способы и методы. Но для их подбора необходимо определить причину потери электроэнергии.

Условно делят их на:

• Производственные;
• Технологические;
• Коммерческие.

Разберемся подробнее с каждым из них.

Коммерческие потери происходят по следующим причинам:

• Погрешности расчетов и показаний;
• Незаконное использование электроэнергии;
• Неправильно подобранные тарифы.

Уменьшить нецелевые затраты позволяют специальные расчеты, определение категории потери. Например, технологические — это задача потребителя электроэнергии. Сократить потери возможно корректировкой тарифов или модернизацией оборудования.

Коммерческие потери влияют на прибыль поставщика, поэтому ведется особый контроль за незаконными подключениями, работают контролирующие отделы, внедряются системы сбора данных в автоматическом режиме.

Технологические потери возникают при передаче электроэнергии ЛЭП.

Причины возникновения электропотерь:

• Постоянные расходы. К ним можно отнести работу оборудования вхолостую.
• Высокие токи нагрузочные.
• Климатические особенности. Это затраты на устранение льда и других последствий погоды.

Производственные потери — расходы для питания оборудования. Замеряют его специальными приборами.

Как уменьшить потери электропередачи?

Есть 2 варианта: уменьшить сопротивление проводов или силу тока в линии электропередач. Для первого варианта используют провода из меди, алюминия, увеличивают их поперечное сечение. При этом важно, чтобы провода были небольшого веса и рекомендуется применение перфорированных кабельных лотков. Также для уменьшения потерь используют шинопровод. Его применение позволяет сэкономить немалую сумму.

С целью уменьшения силы тока в линии электропередач используется трансформатор или станция.

Снизить затраты также можно следующими эффективными методами:

• Оптимизация схемы и работы электросети;
• Модернизация оборудования.;
• Уменьшение суммарной мощности;
• Оптимизация нагрузки трансформаторов.

Подбор метода осуществляется специалистами индивидуально для каждого конкретного случая.

Заключение

Снижение потерь электроэнергии при передаче – комплексная работа. Безусловно, процесс этот очень непростой и часто финансово затратный, но, если добиться желаемого результата, все старания быстро окупятся. Главное — делать правильно, грамотно, учесть все детали и особенности. В этом вопросе должны быть заинтересованы 2 стороны, так, как только при таком подходе можно сократить потери и при этом существенно снизить затраты. Избежать потерь — нельзя, но минимизировать — можно. Для этого стоит использовать современное оборудование, инновационный подход и опыт ведущих специалистов.

Что следует сделать для уменьшения потерь электроэнергии при ее передаче?

Для уменьшения потерь при ее передаче и распределении напряжение, снимаемое на выходные электрогенератора, повышается трансформаторной подстанцией. Затем электроэнергия передается по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) на большие расстояния, которые могут измеряться сотнями километров. К ЛЭП подключен ряд распределительных подстанций, отводящих электроэнергию к местным центрам электропотребления. Поскольку далее электроэнергия передается по улицам и населенным районам, на подстанциях напряжение для безопасности еще раз понижается трансформаторами

Источник: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/ELEKTRICHESKAYA_ENERGIYA.html

При передаче электроэнергии потери ее происходят за счет превращения части энергии в тепловую. Передаваемая мощность определяется по формуле N=U*J, а теряемая на нагрев проводов по формуле Nп=J^2*R, где U напряжение, J — сила тока, R -сопротивление проводов. Чтобы уменьшить потери, нужно уменьшить силу тока, а чтобы сохранить мощность, нужно увеличить напряжение. Поэтому для передачи на дальние расстояния напряжение увеличивают, а ток уменьшают. В современных линиях электропередач (ЛЭП) используют напряжения до 1000000 Вольт.

ну и хui там не правильно клоун

Похожие вопросы

Передача электроэнергии на большие расстояния

Передача новостей на большие расстояния всего пару сотен лет назад казалась чем-то из области фантастики. Время почтовых голубей, издревле использовавшихся римлянами, персами, и египтянами, прошло после изобретения телеграфной связи. С уверенностью можно сказать, что с передачей энергии на большие дистанции в те же периоды истории дела обстояли гораздо хуже. Проводники с высоким сопротивлением, низкое напряжение, серьезная коммерческая борьба за использование постоянного тока – лишь некоторые из факторов, тормозивших развитие электрических систем и сетей.

Ни для кого не секрет, что энергетику можно назвать достаточно консервативной отраслью. Если сравнивать скорость развития тепло- и электроэнергетики с прогрессом в информационных технологиях за одинаковые периоды времени, то разница чувствуется особенно резко. Окружающие нас сенсорные дисплеи с ультравысоким разрешением, искусственный интеллект, повсеместный и универсальный доступ к сети Интернет заметно развились с начала этого столетия. Однако опоры линий электропередачи (ЛЭП) до сих пор несут на себе тысячи километров сталеалюминиевыех проводов, перегрузки предотвращаются автоматическими выключателями, не сильно изменившимися за последние 70 лет. Суперпроводники, работающие при комнатной температуре, так и остались артефактами на страницах научных журналов и научно-популярной литературы. Чем же вызвана кажущаяся неповоротливость энергетики? Какие факторы на это влияют? И как вообще происходит передача электроэнергии на большие расстояния? Обо всем по порядку.

Как отмечалось выше, исторически сложилось, что изначально сторонников передачи электричества с использованием постоянного тока было больше. Такой перевес не был обусловлен точными расчетами, имела место пропаганда в СМИ и реклама. Почему же сейчас в контексте передачи электроэнергии мы слышим лишь о переменном токе?

Все начинается с электростанций. И для производителей, и для потребителей электроэнергии экономически выгодно иметь один централизованной источник энергии, а не множество разрозненных. От таких центров питания финансово целесообразно прокладывать ЛЭП к потребителям. Как известно, мощность (а в каждый момент времени по проводам передается именно мощность) равна произведению напряжения на ток. Для получения одной и той же мощности можно либо увеличить ток и снизить напряжение, либо сделать наоборот.

Случай с низким напряжением и высоким током очень неэффективный, при такой стратегии потери электроэнергии на длинных ЛЭП могут составлять 60 и более процентов. Случай с высоким напряжением и низким током гораздо более выгодный. При использовании постоянного тока увеличение уровня напряжения составляет серьезную проблему, а вот с переменным этого добиться очень просто. Трансформаторы – это электрические машины, преобразующие электрическую мощность с низкого напряжения в мощность с высоким напряжением. Чем длиннее ЛЭП, тем под более высоким напряжением находятся ее провода. Кроме того, бесчисленное количество заводов и предприятий используют электродвигатели. Двигатели постоянного тока в сравнении с двигателями переменного тока безусловно проигрывают: их КПД ниже, в них больше трущихся частей, их конструкция сложнее. Поэтому большинство электродвигателей в мире – это двигатели переменного тока.

Теперь, зная ответ на вопрос, почему победа осталась за переменным током, можно взглянуть на энергосистему с большей высоты. Различные электростанции в разных уголках планеты производят электричество. Говоря упрощенно, от электрогенераторов на станциях провода тянутся к трансформаторной подстанции (ТП), повышающей напряжение до 35, 110, 330, или 750 кВ. Провода на опорах оттуда тянутся к потребителям – в города и на заводы, где напряжение снова понижается на понижающих ТП до уровня, необходимого потребителю. Это напряжения в 0.4, 1, 10 кВ. Точка, в которой соединяются две и более ЛЭП, называется электрической подстанцией. Таким образом различные электростанции одной страны связываются в одну энергосистему, а энергосистемы разных стран – в объединенную энергосистему.

Трансформатор на подстанции

Передача энергии на большие расстояния – это всегда вопрос компромисса. Что выгоднее: строить новую электростанцию или прокладывать ЛЭП от существующих станций на огромное расстояние? Например, суммарная протяженность ЛЭП в Беларуси на начало 2019 года составляла почти 280 000 км. Где и как строить линию электропередачи? При монтаже опор огромное значение играет рельеф местности и характер грунта, а также наличие населенных пунктов, дорог и деревьев.

От потребляемой мощности зависит напряжение сети. От мощности, напряжения, и, как ни странно, погоды зависит выбор проводов, изоляторов и опор. При строительстве энергоемких предприятий надо решить: питаться от существующей подстанции или монтировать ТП в цеху? В целом при строительстве объектов решается вопрос о категории электроснабжения, то есть нужно ли прокладывать резервные линии и если да, то сколько? Отдельный и сложный вопрос представляет собой устойчивость энергосистемы, то есть ее способность функционировать, когда пропадает питание от электростанций или ЛЭП вследствие запланированного ремонта или аварии.

На данный момент принимается множество решений для модернизации энергосистем, например, привычные провода заменяют на алюминиевые с композитным тросом вместо стального. Это уменьшает провис проводов, увеличивает безопасную зону вокруг ЛЭП и их надежность. В целом же человечество еще не вышло на революционно новые методы производства и передачи электроэнергии.

Пожалуй, можно сказать, что в современном мире электроэнергетика находится на третьем месте после воздуха и воды. Миллионы километров проводов и кабелей смонтированы, огромные генераторы (диаметром до 16 метров) прочно закреплены на земной поверхности, это и объясняет вынужденную неповоротливость и стратегическую важность высоковольтной электроэнергетики.

Для обслуживания и проверки ЛЭП и электрических сетей существуют лаборатории электрофизических измерений. К таким, например, относится компания «ТМРсила-М», имеющая многолетний опыт работы в энергетике и сформированная из опытных специалистов.