Avanços técnicos na transmissão de eletricidade, modernas linhas aéreas e cabos de energia

Para a criação de linhas de energia, a tecnologia mais eficaz hoje é a transmissão de eletricidade por linhas aéreas com corrente contínua em ultra-alta tensão, a transmissão de eletricidade por linhas subterrâneas isoladas a gás e, no futuro, a criação de cabos criogênicos linhas e a transmissão de energia em frequências ultra-altas por guias de onda.

linhas DC

Sua principal vantagem é a possibilidade de operação paralela assíncrona dos sistemas de energia, um rendimento relativamente alto, uma redução no custo das linhas reais em comparação com uma linha de transmissão CA trifásica (dois fios em vez de três e uma redução correspondente no tamanho dos suportes).

Pode-se considerar que o desenvolvimento em massa de linhas de transmissão de corrente contínua com tensão de ± 750 e mais ± 1250 kV criará condições para a transmissão de grandes quantidades de eletricidade em distâncias extremamente longas.

Atualmente, a maioria das novas superpotências e linhas de transmissão superurbanas são construídas em corrente contínua.O verdadeiro recordista nesta tecnologia no século 21 — a China.

Informações básicas sobre o funcionamento das linhas de corrente contínua de alta tensão e uma lista das linhas desse tipo mais importantes no mundo no momento: Linhas de Corrente Contínua de Alta Tensão (HVDC), projetos concluídos, vantagens da corrente contínua

Linhas subterrâneas (cabo) isoladas a gás

Em uma linha de cabos, devido ao arranjo racional dos condutores, é possível reduzir significativamente a resistência da onda e, usando isolamento de gás com pressão aumentada (baseado em «SF6»), obter gradientes admissíveis muito altos do campo elétrico força. Como resultado, com tamanhos moderados, haverá uma capacidade bastante grande de linhas subterrâneas.

Essas linhas são utilizadas como entradas profundas nas grandes cidades, pois não exigem alienação do território e não interferem no desenvolvimento urbano.

Detalhes do cabo de alimentação: Projeto e aplicação de cabos de alta tensão preenchidos com óleo e gás

Linhas de energia supercondutoras

O resfriamento profundo de materiais condutores pode aumentar drasticamente a densidade de corrente, o que significa que abre novas possibilidades para aumentar a capacidade de transmissão.

Assim, a utilização de linhas criogênicas, onde a resistência ativa dos condutores é igual ou quase igual a zero, e sistemas magnéticos supercondutores podem levar a mudanças radicais nos esquemas tradicionais de transmissão e distribuição de eletricidade. A capacidade de carga dessas linhas pode chegar a 5-6 milhões de kW.

Para mais detalhes veja aqui: Aplicação da supercondutividade em ciência e tecnologia

Outra forma interessante de usar tecnologias criogênicas em eletricidade: Sistemas Supercondutores de Armazenamento de Energia Magnética (SMES)

Transmissão de frequência ultra alta através de guias de onda

Em frequências ultra-altas e certas condições para a implementação de um guia de onda (tubo de metal), é possível obter uma atenuação relativamente baixa, o que significa que ondas eletromagnéticas poderosas podem ser transmitidas por longas distâncias. Naturalmente, tanto as extremidades transmissoras quanto receptoras da linha devem estar equipados com conversores de corrente de frequência industrial para ultra alta e vice-versa.

A avaliação preditiva dos indicadores técnicos e de custo dos guias de onda de alta frequência nos permite esperar a viabilidade de seu uso em um futuro previsível para rotas de alta potência (até 10 milhões de kW) com extensão de até 1000 km.

Uma direção importante do progresso técnico na transmissão de energia elétrica é, acima de tudo, a melhoria dos métodos tradicionais de transmissão com corrente trifásica alternada.

Uma das formas facilmente implementadas para aumentar a capacidade de transmissão da linha de transmissão é aumentar ainda mais o grau de compensação de seus parâmetros, a saber: separação mais profunda dos condutores por fase, acoplamento longitudinal de capacitância e indutância transversal.

No entanto, há uma série de limitações técnicas aqui, por isso continua sendo o método mais racional aumentando a tensão nominal da linha de transmissão… O limite aqui, de acordo com as condições do poder isolante do ar, é reconhecido como uma tensão de cerca de 1200 kV.

No progresso técnico na transmissão de eletricidade, esquemas especiais para a implementação de linhas de transmissão AC podem desempenhar um papel importante. Entre eles, deve-se notar o seguinte.

Linhas ajustadas

A essência de tal esquema é reduzida à inclusão de reatância transversal e longitudinal para trazer seus parâmetros para uma meia onda. Essas linhas podem ser projetadas para transmissão em trânsito de energia de 2,5 a 3,5 milhões de kW em uma distância de 3.000 km. A principal desvantagem é a dificuldade em fazer seleções intermediárias.

Linhas abertas

O gerador e o consumidor estão conectados a fios diferentes a alguma distância um do outro. A capacitância entre os condutores compensa sua resistência indutiva. Finalidade — transmissão de trânsito de eletricidade por longas distâncias. A desvantagem é a mesma das linhas sintonizadas.

linha semiaberta

Uma das direções interessantes no campo da melhoria da linha de transmissão AC é o ajuste dos parâmetros da linha de transmissão de acordo com a mudança em seu modo de operação. Se uma linha aberta estiver equipada com auto-ajuste com uma fonte de energia reativa rapidamente ajustável, obtém-se a chamada linha semi-aberta.

A vantagem dessa linha é que, com qualquer carga, ela pode estar no modo ideal.

Linhas de energia em modo de regulação de tensão profunda

Para linhas de transmissão CA operando em um perfil de carga acentuadamente desigual, pode ser recomendada a regulação simultânea de tensão profunda nas extremidades da linha em resposta a mudanças de carga. Neste caso, os parâmetros da linha de energia podem ser selecionados não de acordo com o valor máximo de potência, o que permitirá reduzir o custo de transmissão de energia.

Deve-se notar que os esquemas especiais descritos acima para a implementação de linhas de energia de corrente alternada ainda estão em vários estágios de pesquisa científica e ainda requerem refinamento, projeto e desenvolvimento industrial significativos.

Essas são as principais direções do progresso técnico no campo da transmissão de energia elétrica.