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Wirtschaftliche Wahl der Übertragungsspannung

Beim Entwerfen einer Übertragungsleitung geht es um Wirtschaftlichkeiteiner der wichtigsten Faktoren, die der Ingenieur berücksichtigen muss. Eine Stromübertragungsleitung muss so ausgelegt sein, dass maximale Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Wirtschaftlichkeit der elektrischen Energie Die Übertragung wird von verschiedenen Faktoren beeinflusstwie Vorfahrt, Tragstrukturen, Leitergröße, Übertragungsspannung usw. Die Übertragungsspannung beeinflusst die Wirtschaftlichkeit der Energieübertragung stark. Im Allgemeinen wird elektrische Energie unter Verwendung eines 3-Phasen-Wechselspannungssystems bei hohen Spannungen übertragen. Bevor Sie sich mit der Wahl wirtschaftlicher Übertragungsspannungen befassen, sollten Sie die kennen Vorteile und Grenzen der Hochspannungsübertragung.

Vorteile der Hochspannungsübertragung

  • Effiziente Übertragung größerer Leistungsmengen:
    In einem dreiphasigen Wechselstromsystem wird die Leistung als berechnetP = √3 * VIcosɸ. Es ist klar, dass die Stromstärke sehr groß sein wird, wenn eine große Leistungsmenge bei einer niedrigeren Spannung übertragen werden soll. Nehmen wir als Beispiel an, 200 MW Leistung sollen bei 11 kV übertragen werden und cosɸ = 0,8 als verzögert betrachten. In diesem Fall würde die durch die Leitung fließende Strommenge 200.000.000 / (√3 * 11.000 * 0,8) ,1 13.122 A. Um diesen sehr großen Strom sicher führen zu können, ist möglicherweise ein Leiter mit sehr großem Durchmesser oder einer viel größeren Anzahl von Leitern in gebündelter Form erforderlich * 220.000 * 0,8) ≈ 656 A. Als Verlustleistung eines Leiters wird I angegeben2R können Sie sehen, dass große Einsparungen an Verlusten durch erreicht werden können Übertragen von Elektrizität bei höheren Spannungen. Von diesem Beispiel aus ist es offensichtlich nicht möglich und praktikabel, bei niedrigeren Spannungen eine größere Leistung zu übertragen. Die Übertragung von Elektrizität bei höheren Spannungen ist effizienter.
  • Einsparung im Leitermaterial: Wie oben gezeigt, für die gleiche LeistungBei einer höheren Spannung wird der Strom relativ niedriger sein. Die Strombelastbarkeit eines Leiters hängt neben einigen anderen Faktoren vom Durchmesser des Leiters (Leitergröße) ab. Das heißt, um größere Ströme übertragen zu können, muss die Leitergröße größer sein. Daher verringert die Sendeleistung bei höheren Spannungen die zu transportierende Strommenge, und folglich wäre auch die erforderliche Leitergröße geringer.
  • Verbesserte Spannungsregelung:
    Ein verringerter Strom führt auch zu einem verringerten Spannungsabfall in der Leitung. Die Spannungsregelung ist definiert als (VS - VR) / VS. Wenn der Spannungsabfall verringert wird, nimmt auch die Differenz zwischen der Sendeendspannung und der Empfangsendspannung ab. Somit wird die Spannungsregelung verbessert.

Einschränkungen der hohen Übertragungsspannung

Mit Erhöhung der Sendespannung
  • Kosten für Isolatoren steigen
  • Die Kosten für Transformatoren steigen
  • Kosten für Schaltanlagen steigen
  • Die Kosten für den Blitzableiter steigen
  • Kosten für Stütztürme steigen (da höhere Türme mit längeren Querarmen erforderlich sind)

Wirtschaftliche Wahl der Übertragungsspannung

Aus den obigen Vorteilen und Einschränkungen ergibt sich ein hoherSpannungsübertragung können wir sagen, dass mit einer Erhöhung der Übertragungsspannung die Kosten des Leitermaterials reduziert und der Wirkungsgrad erhöht werden kann. Gleichzeitig steigen jedoch die Kosten für Transformatoren, Isolatoren, Schaltanlagen usw. Für die Gesamtwirtschaft gibt es also eine optimale Übertragungsspannung. Die Grenze für die Verwendung einer höheren Übertragungsspannung ist erreicht, wenn die Einsparung von Leitermaterial durch die erhöhten Kosten von Transformatoren, Schaltgeräten, Isolatoren usw. ausgeglichen wird wirtschaftliche Übertragungsspannung ist die Summe der Kosten für Leitermaterial, Transformatoren, Schaltanlagen, Isolatoren und andere Geräte.
wirtschaftliche Wahl der Übertragungsspannung
Wenn die Leistung übertragen werden soll und die Länge vonÜbertragung bekannt sind, werden Berechnungen für verschiedene Übertragungsspannungen durchgeführt. Zunächst wird eine Standardübertragungsspannung ausgewählt und die relativen Gesamtkosten der Ausrüstung bestimmt. Die Gesamtkosten der Übertragung in Bezug auf verschiedene Sendespannungen sind in der Abbildung dargestellt (siehe Abbildung rechts). Der tiefste Punkt der Kurve gibt die optimale Übertragungsspannung an. Wie hier in der Grafik ist der Punkt P der niedrigste und die entsprechende Spannung OA die optimale Sendespannung.
Das obige Verfahren zum Auffinden wirtschaftlichÜbertragungsspannung wird sehr selten verwendet, da die Kosten für verschiedene Geräte schwer vorherbestimmt werden können. Stattdessen wird nach der amerikanischen Praxis eine empirische Formel verwendet. Gemäß dieser Formel wird eine wirtschaftliche Übertragungsspannung für ein 3-Phasen-Wechselstromsystem angegeben als
Formel für die wirtschaftliche Wahl der Übertragungsspannung
Dabei ist V = Netzspannung in kV
P = maximale Leistung pro Phase (in kW), die über einen einzelnen Stromkreis abgegeben werden soll
L = Übertragungsstrecke in km
Die ökonomische Übertragungsspannung hängt von derzu übertragende Leistung und die Übertragungsdauer. Wenn die zu übertragende Leistung groß ist, reduzieren sich die Kosten pro kW der Endgeräte. Dies führt zu einer erhöhten wirtschaftlichen Übertragungsspannung. Wenn der Übertragungsabstand vergrößert wird, kann die Einsparung von Leitermaterial durch Erhöhen der Übertragungsspannung wesentlich erhöht werden.

Bemerkungen