Fios elétricos de corrente contínua

As vantagens das linhas de transmissão de corrente contínua são as seguintes:

1. O limite da potência transmitida ao longo da linha não depende do seu comprimento e é muito superior ao das linhas de corrente alternada;

2. É eliminado o conceito de limite de estabilidade estática característico das linhas aéreas de transmissão CA;

3. Sistemas elétricos conectados a linhas aéreas de transmissão em corrente contínua podem operar de forma assíncrona ou com frequências diferentes;

4. Apenas dois fios são necessários em vez de três, ou mesmo um se você usar o terra como o segundo.

Na fig. 1. apresentado circuito de transmissão CC bipolar ("Dois pólos - terra").

Nesta figura, UD e UZ, subestações conversoras (retificadoras e inversoras); L — reator ou filtro para reduzir a influência de altas harmônicas, ondulações de tensão e correntes de emergência; rl é a resistência da linha; G, T — geradores e transformadores.

A geração e o consumo de eletricidade são realizados em corrente alternada.

Figo. 1. Circuito de transmissão DC em modo de emergência

Os principais elementos da linha permanente:

1.Retificadores de alta tensão controlados a partir dos quais é montado o circuito da subestação conversora.

2. Inversores de alta tensão controlados dos quais também é montado o circuito da subestação conversora.

O esquema da subestação inversora não difere fundamentalmente do esquema da subestação retificadora, pois os retificadores são reversíveis. A única diferença é que dispositivos de compensação, capacitores ou compensadores síncronos devem ser instalados na subestação do inversor para fornecer potência reativa aos inversores, que é cerca de 50 ... 60% da potência ativa transmitida.

Os pontos médios das duas estações conversoras na transmissão bipolar são aterrados e os polos são isolados.

A tensão do pólo UP é igual à tensão pólo-terra. Por exemplo, na transmissão de energia Volgogrado-Donbass, a tensão do pólo para o solo é de +400 kV e a tensão do segundo pólo é de 400 kV. Tensão Ud entre pólos 800 kV. A transmissão pode ser dividida em dois meios-circuitos independentes. No modo normal, com pontos iguais em semi-circuitos, a corrente no solo é próxima de zero. Ambos os semicircuitos de transmissão podem operar de forma autônoma e em caso de falha de um polo, metade da potência pode ser transmitida pelo outro polo com retorno pelo solo.

No caso de uma falha monopolar ou de meio circuito simples, o segundo meio circuito pode operar em um circuito monopolar.

Arroz. 2. Esquema de transmissão de corrente contínua em modo de emergência

Na transmissão monopolar, um polo é aterrado e há um fio isolado do terra. O segundo fio está aterrado em ambos os lados da transmissão ou está faltando.Esse segundo fio aterrado é usado nos casos em que o uso de corrente no solo é inaceitável (por exemplo, ao entrar em grandes cidades). Como regra, um circuito de transmissão unipolar pode consistir em um fio e terra, e um bipolar pode consistir em dois fios. A experiência de transmissão a longo prazo de corrente contínua através do solo até 1200 A.

Circuitos unipolares são usados ​​para transmitir pequenas potências de até 100 … 200 MW em distâncias curtas. Recomenda-se transmitir grandes potências em longas distâncias usando circuitos bipolares.

As subestações conversoras, devido ao equipamento complexo e caro, aumentam significativamente o custo da transmissão DC.Ao mesmo tempo, a própria linha DC é mais barata que a AC, devido a menos fios, isoladores, conexões e suportes mais leves.

A capacidade de transferência de energia da linha permanente é determinada pelo valor e diferença de tensão nas extremidades da linha, é limitada pelas resistências ativas das linhas e dispositivos finais, bem como pela potência das subestações conversoras.

A capacidade de carga da linha DC é muito maior do que a da linha AC.

A potência total da transmissão bipolar da linha Volgogrado-Donbass com tensão Ud = 800 kV é de 720 MW. A maior linha do mundo Ekibastuz — Centro foi colocada em operação com UP = ± 750 kV, tensão entre pólos Ud = 1500 kV e comprimento 2500 km. A capacidade de energia pode ser aumentada para 6000 MW.

A principal área de aplicação das linhas de corrente contínua é a transmissão de grandes potências em longas distâncias. No entanto, as propriedades especiais dessas linhas permitem que elas sejam usadas com sucesso também em outros casos.Por exemplo, as linhas de corrente contínua são eficazes quando é necessário atravessar estreitos marítimos, bem como para conectar sistemas assíncronos ou sistemas operando em diferentes frequências (as chamadas conexões DC).

Juntamente com as linhas de corrente contínua de alta e ultra alta tensão, as linhas de corrente contínua de baixa e média tensão também são usadas em assuntos militares.

As seguintes tensões são comuns: baixa tensão — 6, 12, 24, 36,48, 60 volts, média tensão — 110, 220, 400 volts.

Para todas as tensões, as linhas CC têm as seguintes vantagens:

1. Não requerem cálculo de estabilidade.

2. A tensão nessas linhas é mais uniforme, pois em regime permanente elas não geram potência reativa.

3. As construções de linhas de corrente contínua são mais simples do que as de linhas alternadas: menos cadeias de isoladores, menos consumo de metal.

4. A direção do fluxo de energia pode ser invertida (linhas reversíveis).

Desvantagens:

1. A necessidade de construir subestações terminais complexas com um grande número de conversores de tensão e equipamentos auxiliares. Retificadores e inversores são conhecidos por distorcer significativamente a forma de onda de tensão no lado CA. Portanto, é necessário instalar poderosos dispositivos de alisamento, o que reduz significativamente a confiabilidade.

2. A seleção de energia da linha DC ainda é difícil.

3. Nas linhas de corrente contínua, é necessário que a polaridade e a tensão em ambas as extremidades sejam aproximadamente as mesmas antes de ligar.

Assim, é possível concluir que devido aos altos custos de k0 (Fig.3), a construção de linhas de energia com corrente contínua (curva 2) torna-se economicamente viável apenas em grandes distâncias iguais a cerca de 1000 ... 1200 km (ponto m).

Arroz. 3. A dependência dos custos de capital k do comprimento da linha l para corrente alternada - 1 e para corrente contínua - 2

I. I. Meshteryakov