Cables eléctricos de corriente continua

Las ventajas de las líneas de transmisión de corriente continua son las siguientes:

1. El límite de potencia transmitida a lo largo de la línea no depende de su longitud y es mucho mayor que el de las líneas eléctricas de corriente alterna;

2. Se elimina el concepto de límite de estabilidad estática característico de las líneas aéreas de transmisión AC;

3. Los sistemas eléctricos conectados a líneas aéreas de transmisión con corriente continua podrán operar de forma asíncrona o con distintas frecuencias;

4. Solo se requieren dos cables en lugar de tres, o incluso uno si usa tierra como el segundo.

En la Fig. 1. circuito de transmisión de CC bipolar presentado ("Dos polos - tierra").

En esta figura, UD y UZ, subestaciones convertidoras (rectificadoras e inversoras); L — reactor o filtro para reducir la influencia de armónicos elevados, ondas de tensión y corrientes de emergencia; rl es la resistencia de línea; G, T — generadores y transformadores.

La generación y consumo de electricidad se realiza en corriente alterna.

Higo. 1. Circuito de transmisión de CC en modo de emergencia

Los principales elementos de la línea permanente:

1.Rectificadores de alta tensión controlados a partir de los cuales se ensambla el circuito de la subestación convertidora.

2. Inversores de alta tensión controlados a partir de los cuales también se ensambla el circuito de la subestación convertidora.

El esquema de la subestación inversora no difiere fundamentalmente del esquema de la subestación rectificadora, ya que los rectificadores son reversibles. La única diferencia es que los dispositivos de compensación, condensadores o compensadores síncronos deben instalarse en la subestación inversora para proporcionar potencia reactiva a los inversores, que es aproximadamente 50 ... 60% de la potencia activa transmitida.

Los puntos medios de las dos estaciones convertidoras en transmisión bipolar están puestos a tierra y los polos están aislados.

El voltaje de polo UP es igual al voltaje de polo a tierra. Por ejemplo, en la transmisión de energía Volgograd-Donbass, el voltaje del poste a tierra es de +400 kV y el voltaje del segundo poste es de 400 kV. Tensión Ud entre polos 800 kV. La transmisión se puede dividir en dos medios circuitos independientes. En modo normal, con puntos iguales en medios circuitos, la corriente a través de la tierra es cercana a cero. Ambos semicircuitos de transmisión pueden operar de manera autónoma y en caso de falla de un polo, la mitad de la potencia puede transmitirse a través del otro polo con retorno a través de la tierra.

En el caso de una falla de un solo polo o de un solo medio circuito, el segundo medio circuito puede operar en un circuito de un solo polo.

Arroz. 2. Esquema de transmisión de corriente continua en modo de emergencia

En la transmisión unipolar, un polo está conectado a tierra y hay un cable aislado de tierra. El segundo cable está conectado a tierra en ambos lados de la transmisión o falta.Dicho segundo cable conectado a tierra se usa en los casos en que el uso de corriente en el suelo es inaceptable (por ejemplo, al ingresar a grandes ciudades). Como regla general, un circuito de transmisión unipolar puede constar de un cable y tierra, y uno bipolar puede constar de dos cables. La experiencia de transmisión a largo plazo de corriente continua a través del suelo hasta 1200 A.

Los circuitos unipolares se utilizan para transmitir pequeñas potencias de hasta 100…200 MW en distancias cortas. Se recomienda transmitir grandes potencias a largas distancias utilizando circuitos bipolares.

Las subestaciones convertidoras, debido al equipo complejo y costoso, aumentan significativamente el costo de la transmisión de CC. Al mismo tiempo, la línea de CC en sí es más económica que la CA, debido a la menor cantidad de cables, aisladores, accesorios y soportes más livianos.

La capacidad de transferencia de energía de la línea permanente está determinada por el valor y la diferencia de tensión en los extremos de la línea, está limitada por las resistencias activas de las líneas y terminales, así como por la potencia de las subestaciones convertidoras.

La capacidad de carga de la línea de CC es mucho mayor que la de la línea de CA.

La potencia total de la transmisión bipolar de la línea Volgogrado-Donbass con tensión Ud = 800 kV es de 720 MW. Se puso en funcionamiento la línea más grande del mundo Ekibastuz — Centro con UP = ± 750 kV, tensión entre polos Ud = 1500 kV y longitud 2500 km. La capacidad de potencia se puede aumentar a 6000 MW.

El principal campo de aplicación de las líneas de corriente continua es la transmisión de gran potencia a largas distancias. Sin embargo, las propiedades especiales de estas líneas también les permiten ser utilizadas con éxito en otros casos.Por ejemplo, las líneas de corriente continua son eficaces cuando es necesario cruzar estrechos marítimos, así como para conectar sistemas asíncronos o sistemas que funcionan a diferentes frecuencias (las llamadas conexiones DC).

Junto con las líneas de corriente continua de alta y ultra alta tensión, las líneas de corriente continua de baja y media tensión también se utilizan en asuntos militares.

Los siguientes voltajes son comunes: bajo voltaje: 6, 12, 24, 36,48, 60 voltios, voltaje medio: 110, 220, 400 voltios.

Para todos los voltajes, las líneas de CC tienen las siguientes ventajas:

1. No requieren cálculo de estabilidad.

2. La tensión en dichas líneas es más uniforme, ya que en régimen permanente no generan potencia reactiva.

3. Las construcciones de líneas de corriente continua son más simples que las alternas: menos cadenas de aisladores, menos consumo de metal.

4. La dirección del flujo de energía se puede invertir (líneas reversibles).

Desventajas:

1. La necesidad de construir subestaciones terminales complejas con una gran cantidad de convertidores de voltaje y equipos auxiliares. Se sabe que los rectificadores e inversores distorsionan significativamente la forma de onda del voltaje en el lado de CA. Por lo tanto, es necesario instalar potentes dispositivos de suavizado, lo que reduce significativamente la confiabilidad.

2. La selección de potencia desde la línea de CC sigue siendo difícil.

3. En líneas de corriente continua, se requiere que la polaridad y el voltaje en ambos extremos sea aproximadamente el mismo antes de encender.

Por lo tanto, es posible concluir que debido a los altos costos de k0 (Fig.3), la construcción de líneas eléctricas con corriente continua (curva 2) se vuelve económicamente factible solo a grandes distancias iguales a aproximadamente 1000 ... 1200 km (punto m).

Arroz. 3. La dependencia de los costos de capital k de la longitud de la línea l para corriente alterna — 1 y para corriente continua — 2

I. I. Meshteryakov