Bakit ang paghahatid ng kuryente sa isang distansya ay nagaganap sa tumaas na boltahe

Ngayon, ang paghahatid ng elektrikal na enerhiya sa isang distansya ay palaging isinasagawa sa isang pagtaas ng boltahe, na sinusukat sa sampu at daan-daang kilovolts. Sa buong mundo, ang mga power plant ng iba't ibang uri ay gumagawa ng gigawatts ng kuryente. Ang kuryenteng ito ay ipinamamahagi sa mga lungsod at nayon gamit ang mga kawad na makikita natin halimbawa sa mga haywey at riles, kung saan ang mga ito ay palaging nakapirmi sa matataas na poste na may mahabang insulator. Ngunit bakit palaging mataas ang boltahe ng transmission? Pag-uusapan natin yan mamaya.

Isipin na kailangang magpadala ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng mga wire na hindi bababa sa 1000 watts sa layo na 10 kilometro sa anyo ng alternating current na may kaunting pagkawala ng kuryente, isang malakas na kilowatt floodlight. Ano ang gagawin mo? Malinaw na ang boltahe ay kailangang ma-convert, mabawasan o tumaas sa isang paraan o iba pa. gamit ang isang transpormer.

Ipagpalagay na ang isang mapagkukunan (isang maliit na generator ng gasolina) ay gumagawa ng boltahe na 220 volts, habang nasa iyong pagtatapon ay isang two-core copper cable na may cross-section ng bawat core na 35 sq. mm. Para sa 10 kilometro, ang naturang cable ay magbibigay ng aktibong paglaban ng mga 10 ohms.

Ang isang 1 kW load ay may resistensya na mga 50 ohms. At paano kung ang ipinadala na boltahe ay nananatili sa 220 volts? Nangangahulugan ito na ang isang-ikaanim ng boltahe ay (bumababa) sa transmission wire, na magiging sa humigit-kumulang 36 volts. Kaya humigit-kumulang 130 W ang nawala sa daan — pinainit lang nila ang mga nagpapadalang wire. At sa mga floodlight ay hindi kami nakakakuha ng 220 volts, ngunit 183 volts. Ang kahusayan ng paghahatid ay naging 87%, at hindi pa rin nito pinapansin ang inductive resistance ng mga nagpapadalang wire.

Ang katotohanan ay ang mga aktibong pagkalugi sa mga wire ng paghahatid ay palaging direktang proporsyonal sa parisukat ng kasalukuyang (tingnan Batas ng Ohm). Samakatuwid, kung ang paglipat ng parehong kapangyarihan ay isinasagawa sa isang mas mataas na boltahe, kung gayon ang pagbaba ng boltahe sa mga wire ay hindi magiging isang nakakapinsalang kadahilanan.

Ipagpalagay natin ngayon ang ibang sitwasyon. Mayroon kaming parehong generator ng gasolina na gumagawa ng 220 volts, ang parehong 10 kilometro ng kawad na may aktibong pagtutol na 10 ohms at parehong 1 kW na mga floodlight, ngunit sa itaas nito ay mayroon pa ring dalawang kilowatt transformer, na ang una ay nagpapalaki ng 220 -22000 volts. Matatagpuan malapit sa generator at nakakonekta dito sa pamamagitan ng low-voltage coil, at sa pamamagitan ng high-voltage coil — konektado sa transmission wires. At ang pangalawang transpormer, sa layo na 10 kilometro, ay isang step-down na transpormer na 22000-220 volts, sa mababang boltahe na coil kung saan nakakonekta ang isang floodlight, at ang mataas na boltahe na coil ay pinapakain ng mga wire ng transmission.

Kaya, na may lakas ng pag-load na 1000 watts sa boltahe na 22000 volts, ang kasalukuyang sa transmitting wire (dito maaari mong gawin nang hindi isinasaalang-alang ang reaktibong bahagi) ay magiging 45 mA lamang, na nangangahulugan na ang 36 volts ay hindi mahuhulog sa ito (tulad ng walang mga transformer), ngunit 0.45 volts lamang! Ang mga pagkalugi ay hindi na magiging 130 W, ngunit 20 mW na lamang. Ang kahusayan ng naturang paghahatid sa tumaas na boltahe ay magiging 99.99%. Ito ang dahilan kung bakit mas epektibo ang surge.

Sa aming halimbawa, ang sitwasyon ay itinuturing na malupit, at ang paggamit ng mga mamahaling transformer para sa gayong simpleng layunin ng sambahayan ay tiyak na isang hindi naaangkop na solusyon. Ngunit sa mga antas ng mga bansa at kahit na mga rehiyon, pagdating sa mga distansya ng daan-daang kilometro at malalaking ipinadala na kapangyarihan, ang halaga ng kuryente na maaaring mawala ay isang libong beses na mas mataas kaysa sa lahat ng mga gastos ng mga transformer. Iyon ang dahilan kung bakit kapag nagpapadala ng kuryente sa isang distansya, ang isang tumaas na boltahe, na sinusukat sa daan-daang kilovolts, ay palaging inilalapat — upang mabawasan ang pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid.

Ang patuloy na paglaki ng pagkonsumo ng kuryente, ang konsentrasyon ng kapasidad ng produksyon sa mga planta ng kuryente, ang pagbabawas ng mga libreng lugar, ang paghihigpit ng mga kinakailangan sa pangangalaga sa kapaligiran, inflation at ang pagtaas ng mga presyo ng lupa, pati na rin ang ilang iba pang mga kadahilanan, ay malakas na nagdidikta ng pagtaas sa kapasidad ng paghahatid ng mga linya ng paghahatid ng kuryente.

Ang mga disenyo ng iba't ibang linya ng kuryente ay sinusuri dito: Ang aparato ng iba't ibang mga linya ng kuryente na may iba't ibang boltahe

Ang pagkakabit ng mga sistema ng enerhiya, ang pagtaas sa kapasidad ng mga planta ng kuryente at mga sistema sa kabuuan ay sinamahan ng pagtaas sa mga distansya at daloy ng enerhiya na ipinadala sa kahabaan ng linya ng kuryente.Kung walang makapangyarihang mga linya ng kuryente na may mataas na boltahe, imposibleng magbigay ng enerhiya mula sa mga modernong malalaking planta ng kuryente.

Pinag-isang sistema ng enerhiya ay nagbibigay-daan upang matiyak ang paglipat ng reserbang kapangyarihan sa mga lugar kung saan may pangangailangan para dito, na may kaugnayan sa pagkumpuni ng trabaho o mga kondisyong pang-emergency, posible na ilipat ang labis na kapangyarihan mula sa kanluran patungo sa silangan o sa kabaligtaran, dahil sa pagbabago ng sinturon sa oras.

Dahil sa malayuang pagpapadala, naging posible na magtayo ng mga superpower power plant at gamitin nang husto ang kanilang enerhiya.

Ang mga pamumuhunan para sa paghahatid ng 1 kW ng kapangyarihan sa isang naibigay na distansya sa boltahe na 500 kV ay 3.5 beses na mas mababa kaysa sa boltahe ng 220 kV, at 30 - 40% na mas mababa kaysa sa boltahe na 330 - 400 kV.

Ang mga gastos sa paglilipat ng 1 kW • h ng enerhiya sa boltahe na 500 kV ay dalawang beses na mas mababa kaysa sa boltahe na 220 kV, at sa pamamagitan ng 33 — 40% na mas mababa kaysa sa boltahe na 330 o 400 kV. Ang mga teknikal na kakayahan ng 500 kV boltahe (natural na kapangyarihan, transmission distance) ay 2 — 2.5 beses na mas mataas kaysa sa 330 kV at 1.5 beses na mas mataas kaysa sa 400 kV.

Ang isang 220 kV na linya ay maaaring magpadala ng lakas na 200 — 250 MW sa layo na 200 — 250 km, isang 330 kV na linya — isang kapangyarihan na 400 — 500 MW sa layo na 500 km, isang 400 kV na linya — isang kapangyarihan na 600 — 700 MW sa layo na hanggang 900 km. Ang boltahe ng 500 kV ay nagbibigay ng power transmission ng 750 — 1000 MW sa pamamagitan ng isang circuit sa layo na hanggang 1000 — 1200 km.