Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Новые технологии передачи электрической энергии

 

 "В 1893 г. я показал, что нет необходимости использовать два проводника для передачи электрической энергии... Передача энергии через одиночный проводник без возврата была обоснована практически"        Н.Тесла, 1927 г.

 

Специалисты ЗАО «ИНЭП-система» внимательно следят за развитием технологий передачи электроэнергии и всегда открыты к внедрению инноваций.  Крупные энергетические компании во многих странам мира вкладывают гигантские средства и научные ресурсы в создание технологии высокотемпературной сверхпроводимости для снижения джоулевых потерь на сопротивлении проводов от протекания активного тока проводимости по замкнутому контуру от генератора к приемнику и обратно.

 

Современные  традиционные системы передачи электрической энергии используют двух- и трехпроводные линии, в которых электрическая энергия передается от генератора к приемнику бегущими волнами тока, напряжения и электромагнитного поля. Основные потери обусловлены джоулевыми потерями в линии.

 

Регулируемые резонансные волноводные системы передачи электрической энергии на повышенной частоте 1-100 кГц, не используют активный ток проводимости в замкнутой цепи. В волноводной однопроводниковой линии нет замкнутого контура, нет бегущих волн тока и напряжения, а есть стоячие (стационарные) волны реактивного емкостного тока и напряжения со сдвигом фаз 90°. При этом из-за отсутствия активного тока,и наличия узла тока в линии отпадает необходимость и потребность в создании в такой линии режима высокотемпературной проводимости, а джоулевы потери становятся незначительными в связи с отсутствием замкнутых активных токов проводимости в линии и незначительными величинами незамкнутого емкостного тока вблизи узлов стационарных волн тока в линии.

 

Новая физика электрических процессов, связанная с использованием не активного, а реактивного тока, позволит решить три главных проблемы современной электроэнергетики:

-создание сверхдальних линий передач с низкими потерями без использования технологии сверхпроводимости;

-увеличение пропускной способности линий;

-замена воздушных линий на кабельные однопроводниковые волноводные линии и снижение сечения токонесущей жилы кабеля в 20- 50 раз.

 

Резонансная электрическая система (далее РЭС) предназначена для электроснабжения потребителей при передаче электроэнергии по однопроводной линии.

Принцип работы РЭС основан на использовании двух резонансных контуров с частотой 0,5–50 кГц и однопроводниковой линии между контурами (см. схему) с напряжением линии 1–110 кВ при работе в резонансном режиме.

 

               1             2                   3                 4              5           6

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Принципиальная схема РЭС:

1 – преобразователь частоты;  2 – резонансный контур повышающего трансформатора; 3 – однопроводная линия; 4 – резонансный контур понижающего трансформатора;  5 – выпрямитель-инвертор;  6 – нагрузка

 

В качестве линии электропередачи может быть использован любой проводник или проводящая среда, которые выполняют роль направляющей потока электромагнитной энергии, передаваемой от генератора к приемнику.

Для согласования обычной системы электроснабжения с предлагаемой системой разработаны согласующие устройства и преобразователи, которые устанавливаются в начале и в конце однопроводной линии и позволяют использовать на входе и выходе стандартное электрооборудование переменного или постоянного тока.

РЭС обеспечивает снижение расходов на строительство ЛЭП; возможность замены воздушных ЛЭП на однопроводниковые кабельные линии.

 

Эксперименты по однопроводной системе передачи электроэнергии проводились более 100 лет назад Н.Теслой в знаменитой электротехнической лаборатории в Колорадо-Спрингс. В СССР возрождение резонансных технологий передачи электрической энергии началось с работ инженера Всесоюзного электротехнического института им.В.И.Ленина (ВЭИ) С.В.Авраменко, который в 80-е годы 20-го века разработал и запатентовал однопроводные электрические системы мощностью 10-100 Вт, напряжением 1-100 кВ.  С.В.Авраменко использовал тиристорные преобразователи частоты 1-30 кГц и собственную емкость повышающих и понижающих трансформаторов Тесла для создания резонанса. С 1990 года эти работы получили дальнейшее развитие в Всероссийском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), где С.В.Авраменко работал в лаборатории эксплуатации электрооборудования (заведующий лабораторией к.т.н. А.И.Некрасов).  В настоящее время исследование резонансных методов передачи электроэнергии и их практическое внедрение проводится  под руководством академика РАСХН Д.С.Стребкова.

В экспериментальной резонансной однопроводниковой системе передачи электрической энергии, установленной в экспериментальном зале ВИЭСХа, осуществлена передача электрической мощности 20 кВт при напряжении 6,8 кВ на расстояние 6 м по медному проводнику диаметром 80 мкм при комнатной температуре, при этом эффективная плотность тока в проводнике составила 600 А/мм2, а эффективная плотность мощности - 4 МВт/мм2.

 

 

 

Рис.2 ВИЭСХ. Экспериментальная установка.  В качестве нагрузки- лампы накаливания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты испытаний резонансной электрической системы  мощностью 20 кВт.

 

  Электрическая  мощность на нагрузке, кВт    

           Tок, А

           Напряжение, В

20,52

54

380

  Напряжение линии, кВ    

6,8

  Частота тока в линии, кГц

3,4

  Длина линии

6 м

1,7 км

  Диаметр провода линии

0,08 мм

1 мм

  Максимальная эффективная плотность тока на единицу

  площади поперечного сечения проводника линии, А/мм2

600

  Максимальная удельная электрическая мощность

  в линии, МВт/мм2

4

 

 

 

Рис. 3. Преобразователь частоты и резонансный контур передающего  высокочастотного трансформатора электрической мощностью

20 кВт, 10 кВ


   

 

 

 

 

 

 

 

     Из других применений резонансной электроэнергетики, основанной на незамкнутых токах, следует выделить бесконтактный высокочастотный электротранспорт, создание местных энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии, соединение оффшорных морских ВЭС с береговыми подстанциями, электроснабжение потребителей на островах и в зонах вечной мерзлоты, пожаробезопасные однопроводниковые системы уличного освещения и освещения зданий и пожароопасных производств. 

 

Преимущества резонансной электрической систем 

  • Электрическая энергия передается с помощью реактивного емкостного тока в резонансном режиме. Несанкционированное использование энергии затруднено.
  • Снижение расхода цветных металлов в проводах в 5 – 10 раз.
  • Потери электроэнергии в однопроводной линии малы, и электроэнергию можно передавать на большие расстояния.
  • В однопроводном кабеле невозможны короткие замыкания и однопроводный кабель не может быть причиной пожара.

 

"Исключительная трудность согласования законов электромагнетизма с существованием незамкнутых электрических токов - одна из причин среди многих, почему мы должны допустить существование токов, создаваемых изменением смещения". Д. Максвелл.

"Эффективность передачи может быть 96 или 97 процентов, и практически нет потерь... Когда нет приемника, нет нигде потребления энергии" Н. Тесла, 1917г.

"Мои эксперименты показали, что на поддержание электрических колебаний по всей планете потребуются несколько лошадиных сил". Н.Тесла, 1905 г.

 

 

Н. Тесла ответил и на вопрос, который часто задают и сегодня: почему электроэнергетика не восприняла его идеи? "Мой проект сдерживался законами природы. Мир не был готов к нему. Он слишком обогнал время. Но те же самые законы восторжествуют в конце и осуществят его с великим триумфом". Н.Тесла, 1919 г.

 

 

 

 

Опубликовать в социальных сетях

Комитет по тарифам и ценам МО

Яндекс.Метрика