Системы передачи постоянного тока

26 February 2019
Фото с сайта: https://pue8.ru
Фото с сайта: https://pue8.ru

Дорогие друзья! Тема передачи постоянным током, начатая в предыдущей статье, вызывала большой интерес читателей. Поэтому, мы решили продолжить эту тему. Сегодня поговорим об опыте строительства и эксплуатации систем передачи постоянным током. Для краткости, передачу постоянным током обозначим как ППТ. Итак.

Первые ППТ высокого напряжения начали создаваться в середине прошлого века.

В 1950 г. была построена опытно-промышленная линия «Кашира-Москва» мощностью 30 МВт и напряжением между полюсами 200 кВ с кабельной линией длиной около 100 км.

В 1954 г. в Швеции была введена в эксплуатацию униполярная кабельная линия мощностью 20 МВт, напряжением между полюсом и землёй 100 кВ и длиной 98 км, соединившая о-в Готланд с национальной энергосистемой по дну Балтийского моря. Первая «Готландская линия» успешно проработала 28 лет. Вместо нее в 1983 г. и в 1987 г. были построены две новые более мощные линии.

 В 1978г. в СССР было принято решение о реализации крупнейшего в тот период времени проекта «Экибастуз-Центр» мощностью 6 ГВт, напряжением ±750 кВ, протяженностью 2,4 тыс. км.

В 1987 гг. в Бразилии была ведена в эксплуатацию ППТ «Itaipu», состоящая из двух биполярных линий по 3,15 ГВт с напряжением между полюсами ±600 кВ, протяженностью 800 км, мощностью 6,3 ГВт.  Электропередача предназначена для транспортировки электроэнергии, вырабатываемой ГЭС «Itaipu» (12,6 ГВт, построена Бразилией и Парагваем на р. Парана) в г. Сан-Паулу (Бразилия).

К концу 80-х годов в мире было построено 28 систем ПТ суммарной мощностью 12 ГВ, в том числе в СССР («Волгоград-Донбасс»), США («Тихоокеанская передача»), Западной Европе (соединение энергосистем Великобритании и Франции через пролив Ла-Манш, линия ПТ «Скагеррак» Норвегия-Дания), ЮАР («Кабора-Басса») и др.

В начале 90-х годов была ведена в эксплуатацию первая в мире высоковольтная линия с промежуточными отборами мощностью 2 ГВт, соединившая канадские провинции Квебек и Новая Англия.

В первой половине 2000-х годов в Китае были созданы несколько мощных ДЭП постоянного тока, составляющих каркас будущей национальной гибридной электроэнергетической сети.  

В 2009-2016 гг. были реализованы 16 крупных проектов. Высокую активность проявили страны объединенной Европы, где были введены в эксплуатацию такие линии передач, как: Финляндия-Швеция («АL-link», КЛ, 100 МВт), Норвегия-Дания («Skagerrak-4», ВКЛ, 700 МВт), Польша-Литва («LitPol Link», 500 МВт), Литва-Швеция («NordBalt», КЛ, 700 МВт), Франция-Италия («France-Italy Link», КЛ, 2х600 МВт).

В сегменте вставок постоянного тока рекордно высокая мощность в 1,4 ГВт была достигнута на Выборгской выпрямительно-инверторной подстанции электропередачи 330/400 кВ «Россия-Финляндия» после ввода в эксплуатацию четвертого блока в 2000 году.

В среднесрочной перспективе (до 2021 г.) в различных регионах планеты намечено реализовать более 80 проектов ППТ, из них 12-ть предусматривают передачу большой мощности.

Строительство пяти систем запланировано в Германии, Норвегии, Финляндии, Швеции, Дании и Великобритании. Вероятно, что к концу третьего десятилетия в западной части Европы на долю ППТ придется 22%-25% суммарной пропускной способности новых электропередач.

В странах БРИКС в ближайшие 10-15 лет суммарная мощность ППТ может превысить 320 ГВт (в Бразилии - 120 ГВт, Китае – 100 ГВт, Индии и ЮАР – по 50 ГВт).

Сегодня развитие сектора ППТ ускоряется, а в текущем десятилетии количество таких систем может резко вырасти по сравнению с аналогичным показателем предыдущих периодов.

Суммарная пропускная способность ППТ и ВПТ, введённых в эксплуатацию в период до 2010 г., превысила 100 ГВт, а к 2021 г. мощность ППТ может увеличиться более чем на 250 ГВт.

В настоящее время среднегодовой оборот мирового рынка оборудования постоянного тока оценивается в 10-15 млрд. долл. США (темпы прироста - 8-12% в год).

В XXI веке возникла потребность в дальнейшем увеличении пропускной способности и длины линий электропередачи.

Системы ППТ ультравысокого напряжения (УВН) ±800 кВ не позволяют эффективно транспортировать электроэнергию на расстояние, значительно превышающее 2 тыс. км. Для снижения потерь при сверхдлинной передаче необходимо использовать более высокое напряжение (±1100 кВ), но для этого требуется освоить промышленное производство соответствующего оборудования (трансформаторов, высоковольтных вентилей, реакторов, разъединителей и др.).

В текущем десятилетии в мире строится и проектируется около 30 ППТ УВН. Лидером данного направления является Китай, реализующий программу по созданию магистральных каналов переброски крупных объемов электроэнергии в центральные и прибрежные провинции. План предусматривает создание нескольких ППТ УВН напряжением ±500, ±660, ±800 кВ. В 2014 г. в КНР начаты работы по созданию систем постоянного тока напряжением ±1100 кВ, мощностью 11 ГВт, протяженностью ВЛ 3,2 тыс. км.   

Подобные проекты реализуются в других странах с протяженной территорией. Так, в Индии решается задача по объединению нескольких региональных систем и увеличению объемов транспортировки электроэнергии в северную часть государства. В 1989-2014 гг. в стране было построено пять ППТ напряжением ±500 кВ и мощностью 1,5-2,5 ГВт и четыре ВПТ мощностью 100-1000 МВт.

В Бразилии создается система, соединяющая ГЭС «Бело Монте» (11 ГВт, расположена на севере) с южными и центральными регионами. Согласно плану, предполагается проложить две биполярные линии постоянного тока напряжением ±800 кВ, мощностью по 4ГВт, протяженностью 2,0-2,5 тыс. км. В 2015 г. тендер на прокладку первой линии ППТ УВН выиграла «Государственная электросетевая корпорация Китая».

Развитие систем передачи постоянным током в России. В СССР первый практический опыт создания линии постоянного тока промышленного масштаба был в получен в конце 40-х - начале 50-х годов при строительстве ВКЛ ППТ «Кашира-Москва».

В 80-х годах была начата реализация проекта линии ПТ «Экибастуз-Центр» мощностью 6 ГВт, напряжением ±750 кВ, протяженностью 2,4 тыс. км. В 90-х годах работы прекратились, но основное оборудование ПТ было создано и испытано на стендах: трансформаторы, вентили на напряжение ±750 кВ, 12-фазный преобразовательный блок мощностью 1,5 ГВт, линейный реактор 4 Гн, 1000 А, фильтры высших гармоник на напряжение 500 кВ и синхронные компенсаторы мощностью 320 МВА.

В начале XXI века были реализованы два проекта: модернизация ПС (ВПТ) «Выборгская» (2002 г.) и строительство ВПТ на ПС «Могоча» (2015 г.) с целью обеспечения параллельной работы ОЭС Востока и ОЭС Сибири, повышения надежности энергообеспечения Забайкальской железной дороги, поставки электроэнергии в отдельные районы Восточной Сибири. К концу текущего десятилетия предполагается построить линию ПТ, соединяющую «ЛАЭС-2» и ПС «Выборгская».

Полный текст статьи опубликован на моем сайте:

http://matveev-igor.ru/articles/354343

Благодарю за внимание!

Не забывайте подписываться на канал.