Проблемы связанные с передачей электроэнергии

                                                              СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                                 стр. 1

ГЛАВА 1: СОВРЕМЕННЫЙ СПОСОБ  ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕТРОЭНЕРГИИ НА РАССТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ЭТОГО СПОСОБА.                                                                           стр.4  

ГЛАВА 2 АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ОДИН ИЗ СПОБОБОВ                                                                                        

РЕШЕНИЕ ЭНЕРГИТИТЕСКОЙ ПРОМБЛЕМЫ.                                                     стр.8

ГЛАВА 3: МОИ МОДЕЛИ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕТРОЭНРГИИ И МОИ ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.   стр.12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                             стр.14

ЛИТЕРАТУРА                                                                                                              стр. 15  

                                                              ВВЕДЕНИЕ

Я выбрал тему « Проблемы передачи электроэнергии на расстояние» из следующих соображений:

    во-первых, по телевидению и  в других источников информации обсуждается проблема недостатка электрической энергии в связи ростом потребности энергии и уменьшением природных ресурсов, которые являются основными источниками энергии;

во-вторых,  я решил попытаться придумать сам новые модели передачи электроэнергии на расстояние и рассмотреть, как можно решить энергетический вопрос с помощью альтернативных  источников электроэнергии. Итак, начнем.

Электрический свет  давно перестал казаться необычным. Одним поворотом  выключателя мы   возвращаем  в свои комнаты окончившийся день. Потребители электроэнергии есть повсюду. Производиться же она  в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливо и гидроресурсов. Электроэнергию  не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче  электроэнергии на большие расстояния. Передача энергии связана с заметными потерями. Дело в том, что при передаче электроэнергии по проводам часть электрической энергии теряется, расходуется на нагревание проводников. Потери можно несколько уменьшить, увеличивая сечения проводов, сокращая тем самым их сопротивление. Кроме тепловых потерь, в линии возможны потери вследствие излучения радиоволн проводами длинной линии. Эти потери проявляют тем сильней, чем больше отношение расстояния между проводами к длине волны. Для уменьшения потерь на излучение применяют металлические трубы, называемые волноводами.

Однако, идя  таким путем, нельзя разрешить проблему экономичности передач большой мощности. Это сильно тормозило и продолжает тормозить  развитие промышленности, транспорта, поскольку потребность в электроэнергии  постоянно увеличивается. Удовлетворить эту потребность можно с помощью строительства новых мощных электростанций. Однако  строительство новой электростанции требует несколько лет и больших затрат. При этом  тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь, нефть и газ. Одновременно  они наносят ущерб экологическому равновесию на нашей планете.

Как же удовлетворить  растущие потребности в электроэнергии? Какие существуют современные технологии передачи электроэнергии  на расстояние? Какие существуют альтернативные источники электроэнергии к тепловым и гидроэлектростанциям? 

Чтобы ответить на эти вопросы я использовал следующую литературу:

1. «Рассказы из истории русской науки и техники» под общей редакцией В. Орлова, где описывается история становления современного способа передачи электроэнергия на расстояния;

2. Мякишев Г.Я. Физика: Учебники 10 и11 классы, где описывается современный способ передачи электроэнергии,  и проблемы которые возникают при таком способе; где описывается зависимость сопротивления проводника от температуры; где  я получил информацию о явление сверхпроводимости.

3. «Радиолюбительский справочник » под редакцией Ф.И. Тарасова, где описывается  цепи переменного тока, волны в длинных линиях,  нелинейные цепи, генераторы высокой частоты, генераторы низкой частоты.

4. Кононов Ю.Д. Энергетика и экономика. Проблемы перехода к новым источникам энергии. В этом издание описывается различные виды альтернативных источников электроэнергии.

Проанализировав   литературу я пришел к  объекту, к цели и к задачам моей работы:

Объектами моей работы являются: проблемы передачи электроэнергии на расстояние, свои модели передачи электроэнергии на расстояние, которые более эффективные по сравнению с настоящим способом передачи электроэнергии на расстояние; применение альтернативных источников электроэнергии в данном регионе России;

Цель работы:  Изучить проблему передачи электроэнергии, рассмотреть альтернативные источники электроэнергии и предложить свои модели передачи электроэнергии и как можно применить альтернативные источники электроэнергии;

Задачи работы:

1. Показать  современные проблемы передачи электроэнергии на расстояние.

2. Рассмотреть альтернативные источники электроэнергии.

3. Предложить свои модели передачи электроэнергии и предложить применение альтернативных источников электроэнергии в Самарской области.

ГЛАВА 1: СОВРЕМЕННЫЙ СПОСОБ  ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕТРОЭНЕРГИИ НА     РАССТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ЭТОГО СПОСОБА.

Рассмотрим историю этой проблемы. В решение этой сложной электротехнической задачи крупнейший вклад внесли русские ученые.

Они осуществили смелые опыты передачи электроэнергии на большое расстояние. Они создали систему электрической передачи, которая оказалась наиболее экономичной и совершенной; она повсеместно применяется и поныне. 

  Одним из электриков, доказавших возможность передачи электроэнергии на расстояние, был изобретатель Ф. А. Пироцкий (1845-1893), построивший в Петербурге в 1874-1875 годах опытную электропередачу длиной в один километр.

  Пироцкий в статье «О передаче роботы воды, как движителя, на всякое расстояние посредством гальванического тока» писал: « В виду громадных издержек, необходимых на содержание паровых движителей больших заводов и фабрик, нам пришла мысль о возможности передачи работы воды, как самого дешевого движителя, на известное расстояние посредством гальванического тока, полученного какою – либо динамо-машиною».

П.Н.Яблочков, работая над освещением улицы Оперы в Париже в1876 году, создал линию электрической передачи длиной один километр. По этой линии, предназначенной для повседневной эксплуатации, передавался ток нормального напряжения.

Яблочков подчеркивал необходимость централизованного производства электричества и распределение его по сети между многочисленными потребителями.

  В 1880 году в русском журнале «Электричество» Д.А. Лачинов (1842-1902) предложил пользоваться для передачи токами высокого напряжения.

В 1882 году  И. Ф. Усагин применил трансформатор для освещения электротехнического павильона Всероссийской промышленно-художественной выставки в Москве.

В 1890 инженер М. О. Доливо-Добровольский создает новый электродвигатель - трехфазный асинхронный, работающий на переменном токе, значительно более простой, надежный и экономичный, чем двигатели постоянного тока.

  В 1891 заработала линия электропередачи между Лауфеном и Франкфуртом, которая протянулась на 170 километров, она спроектирована М. О. Доливо-Добровольский.

   В 1896 году вступила в строй Охтенская  энергосистема, которая справедливо считают образцом централизации производства электроэнергии на основе трехфазного тока.

  Этим проектом занимались известные русские электротехники В. Н. Чиколев и Р. Э. Классон.

Прошли немногие годы, и трехфазный  переменный ток побежал по линиям передач, питая тысячи электродвигателей на заводах и фабриках, миллионы электрических ламп.

Рассмотрим теперь современные способы передачи электроэнергии на расстояние. 

15

Основными энергетическими ресурсами страны в настоящее время служат природные запасы горючих ископаемых и гидравлические ресурсы. Вблизи этих источников энергии

в большинстве случаев размещаются электрические станции. На них первичные виды энергии преобразуются  в электрическую энергию,  вырабатываемую генераторами переменного тока при напряжениях 6-35 кВ.   

Изготовление генераторов на более высокое напряжение затруднительно и практически нецелесообразно. Но при таких напряжениях экономичная передача энергии возможна лишь близко расположенным потребителям. Для передачи электроэнергии на более значительные расстояния-порядка сотен километров-нужны более высокие напряжения-несколько сотен тысяч вольт.

При данной мощности, чем выше напряжение линии электропередачи (ЛЭП), тем меньше должна быть сила тока, а вместе с ней уменьшается падение напряжения в линии и потери энергии на нагревание проводов, если считать постоянной величиной сопротивление линии.

Таким образом, повышение напряжения линии передачи дает возможность при тех же относительных потерях передавать энергию на более дальние расстояния. По этой причине

стремятся применять для линий передач все более высокие напряжения.

Следует отметить, что с повышением напряжения непропорционально быстро возрастают затраты на изолирующие устройства, в частности, на тяжелые гирлянды изоляторов, нести которые должны высокие опоры, увеличиваются размеры и стоимость трансформаторных подстанций наконец, значительно возрастают ежегодные расходы на обслуживание и поддержание установок более высокого напряжения. Если увеличение напряжения экономически необоснованно, то вызванные этим повышением затраты могут оказаться существенно больше экономики, которую создает уменьшение потерь энергии на нагревание проводов. При проектировании электроснабжения рабочее напряжение выбирается, с одной стороны, в зависимости от стоимости соответствующего электротехнического оборудования, а с другой стороны, в зависимости от стоимости в данном районе электрической энергии.  Приближенно для линий передач средней длинны можно считать, экономически целесообразным напряжение 1 кВ на 1 км длинны линии, например для линии передачи длинной 200 км целесообразно применить рабочее напряжение200 кВ при выборе напряжения необходимо учесть и то, что оно должно, соответствовать шкале стандартных напряжений.

. Генераторы, работающие на электрических станциях, соединяются с линиями передачи через повысительные трансформаторы, установленных на повысительной трансформаторной подстанции ТП. Длинными линиями электроэнергия передается в промышленные центры. Но линии передачи являются в системе питательными линиями ПЛ.: потребители энергии непосредственно к ним не подключаются, так как напряжение этих линий для потребителей слишком высоко. Затем затруднительно среди города устанавливать опоры линии передачи высокого напряжения. Напряжение желательно понизить настолько, чтобы иметь возможность применить относительно недорогие кабели, проложенные в земле (6-35 кВ). Поэтому напряжение передачи электроэнергии на районных трансформаторных подстанциях (ТП) понижается до 6-35 кв. эти подстанции построены на окраине больших городов или на территории больших заводов. От подстанции начинаются распределительные сети. Их напряжение (3-35 кВ) выбирают в зависимости от расстояния районной ТП до потребителя. Для снабжения групп потребителей относительно небольшой мощности часто служат распределительные пункты (РП), где энергия распределяется между отдельными потребителями, но не трансформируется. Потребительские трансформаторные подстанции находятся в непосредственной близости к потребителям. Их вторичное напряжение220/127; 380/220 и 660/380 В (при схеме распределения -звезда с нулевым проводом). Наибольшее распространение имеет, система 380/220 В. Во вторичную цепь потребителя ТП подключаются лампы электрического освещения(220 В), электродвигатели и т.п. На пути от генератора к приемнику электрическая энергия преобразуется 3-4 раза. Последний вариант (4 раза) применяют в тех случаях, когда напряжение 6-10 кВ недостаточны для распределения энергии по относительно большой площади, а строить для небольших мощностей дорогие понизительные подстанции на 110-500 кВ экономически нецелесообразно. По этим соображениям приходится вводить промежуточное напряжения

15

35кВ.

Рассмотрим теперь проблемы, которые возникают с передачей электроэнергии на расстояние.

В 1919 году  М.О. Доливо-Добровольский указывал, что протяженность электропередач переменного тока не может расти беспредельно. Очень длинные линии станут электрически неустойчивыми  и не смогут пропускать ток большой мощности. Причина в том, что каждый проводник обладает электрической емкостью и самоиндукцией. Переменный ток не безразличен к этим свойствам проводника. Они производят в токе изменения, которые уменьшают его мощность. У проводов сверхдальних передач эти свойства проявляются настолько сильно, что в конце линии мощность тока оказывается ничтожной, а поскольку растет потребление электроэнергии, увеличивается количество потребителей электроэнергии, следовательно,  удлиняются линии передач электроэнергии. Кроме потерь связанных емкостью  и самоиндукцией, при передаче электроэнергии по проводам часть электрической энергии теряется, расходуется на нагревание проводников.. Кроме тепловых потерь, в линии возможны потери вследствие излучения радиоволн проводами длинной линии. Эти потери проявляют тем сильней, чем больше отношение расстояния между проводами к длине волны.