Зошто се енергијата пренесува на висок напон наместо на висок строј?

Разлог за високонапонско, нискострујно пренесување на електрична енергија За долгото пренесување на електрична енергија, пренесувањето на електрична енергија при висок напон и ниска струја е најефикасната и најевтина стратегија. Овој пристап значајно намалува губитоци од отпор, намалува зависноста од скапи проводници и подобрува целосната ефикасност на електричната мрежа. Во оваа статија, ќе се углабиме во основните причини зошто се предпочита високонапонското пренесување пред нисконапонско или високострујно, поддржано со детална техничка и економска анализа. Постојат многу практични и економски фактори кои го држеат предизборот за високонапонско пренесување над високострујното. Во електричниот систем, моќта (P) се определува со формулата:

1. P е електрична моќ,

2. V е напон, и

3. I е електрична струја.

Превишноста на високонапонско, нискострујно пренесување на електрична енергија Формулата P = VI покажува дека моќта е директно пропорционална со напонот и струјата. Меѓутоа, кога станува збор за долгото пренесување на електрична енергија, користењето на висок напон и ниска струја е многу поволно поради неколку убедливи причини:

Намалување на I^2R губитоци Губитоците на моќ во преносните линии следат формулата I^2R, каде I е струјата, а R е отпорот на линијата. Висока струја доведува до несоразмерно големи губитоци, бидејќи тие губитоци се зголемуваат експоненцијално со квадратот на струјата. Како што топлината се дисипира од проводниците, значителни количества енергија се изгубени. Со зголемување на напонот, додека моќта остајќи константна, струјата може да се намали. На пример, ако напонот се удвои, струјата се полуполови за иста моќна производна. Ова намалување на струјата доведува до значително намалување на I^2R губитоци, што го подобрува целосната ефикасност на системот за пренесување на електрична енергија.

Минимизација на пад на напонот Падот на напонот се случува поради отпорот на преносната линија и е директно поврзан со струјата која протече низ неа. Повисоки струи доведуваат до по-големи падови на напон, што може да ја сведнува квалитетот на моќта и да ја намали ефикасноста на пренесувањето. Пренесувањето на моќ при висок напон помага да се намали овој проблем. Со пониска струја, падот на напонот по линијата е минимизиран, што гарантира дека моќта што стига до потрошувачите тесно се совпаѓа со генерираната моќ. Оваа состојба е важна за одржување на релевантноста на електричните системи.

Економска корист од проводниците Производството и инсталацијата на проводници (жички) во системите за пренесување на електрична енергија имаат значителни трошоци. Повисоки струи бараат проводници со поголеми прекрсни површини за да обработат зголемената електрична нагрузка. Овие поголеми проводници не само што се подорожуваат за производство, туку и бараат повеќе материјал, што дополнително ги зголемува трошоците. Кога моќта се пренесува при висок напон, намалената струја овозможува користење на помали, поволни проводници. Математички, кога факторите како моќ (W), должина на преносната линија (L), отпорноста на проводникот ρ и губитоците на моќ се држат константни, волуменот на проводникот е обратно пропорционален на квадратот на напонот VcosΦ. Така, повисоки нивоа на напон овозможуваат значително намалување на потребниот материјал за проводник, што доведува до значителни трошочни спасови.

Подобруване на ефикасноста на трансформаторите

Трансформаторите, кои се неопходни за повисок или понисок напон, работат повеќе ефикасно при повисоки напони. Високонапонското пренесување го намалува бројот на трансформации на напонот по патот на пренесување. По-малку трансформациони чекори значат помалку можност за губитоци на енергија во самите трансформатори, што допринашува до целосната ефикасност на системот.

Соответствување со регулаторски стандарди

Националните и интернационалните регулатори често специфицираат ограничувања за пад на напон и минимални барања за фактор на моќ во пренесувањето на електрична енергија. Високонапонското пренесување го олеснува електричарството да се придружи на овие стандарди. Минимизирајќи падот на напон и оптимизирајќи факторот на моќ, високонапонските системи гарантираат константен квалитет на моќ и задоволуваат регулаторските очекувања.

Важно е да се забележи дека додека високиот напон нуди многу предности, тој мора да се користи во безбедни граници. Префрлањето на одговарачки напонски нивоа може да доведе до зголемени трошоци поради потребата за подобрена изолација, поголеми трансформатори, појаки свични системи, дополнителни апарати за заштита од молнии и појаки поддршкови структури како стапови и кули. Поради тоа, повисоките напони можат да го зголемат нивото на грешки, што го зголемува веројатноста и тешкотијата на електрични грешки.

Последици од високострујното пренесување

Ако се користела висока струја наместо висок напон за пренесување и дистрибуција на електрична енергија, системот за моќ би се соочил со серија на предизвици:

Зголемени I^2R губитоци Како што веќе сме го обсудиле, високите струи доведуваат до значителни I^2R губитоци. Овие губитоци не само што ги губат енергијата, туку и бараат дополнителна генерација на моќ за компенсирање, што зголемува оперативните трошоци и екологичкото влијание.

Поголем пад на напонот

Повисоките струи доведуваат до по-изразен пад на напонот по преносните линии. Ова може да доведе до несистематичен квалитет на моќ, нефункционирање на опремата и намалена ефикасност на системот.

Барање за поголема опрема

За да се обработат високите струи, електричната опрема како алтернативи, трансформатори, свични системи и проводници мора да се класифицирани за поголеми kVA капацитети. Овие поголеми уреди се подорожи за купување, инсталација и одржување, што ги зголемува целосните трошоци на системот за моќ.

Проблеми со компатибилност

Многу електрични уреди и системи се дизајнирани да работат во специфични опсеги на напон и струја. Високострујното пренесување може да доведе до проблеми со компатибилност, што бара скапи надградби или замени на постојната опрема.

Намалена ефикасност на пренесувањето

Комбинираниот ефект на зголемени губитоци, пад на напон и поголема опрема доведува до значително намалување на целосната ефикасност на пренесувањето. Повеќе енергија се губи, а помала моќ стига до потрошувачите, што прави системот помалку економски и одржив.

Безбедносни загрижености

Високите струи претставуваат поголема безбедносна опасност, како за персоналот кој работи на електричниот систем, така и за општеството. Зголемената опасност од електрични удар, пожари и нефункционирање на опремата бараат дополнителни мерки за безбедност, што дополнително ги зголемува трошоците и комплексноста на системот.

Ограничен преносен расстояние

Збогу многу губитоци и пад на напон поврзани со високострујното пренесување, практичното преносно расстояние е силно ограничено. Ова ограничува способноста да се достави моќ на долгите расстоянија, што прави високострујното пренесување неприфатливо за големи, поврзани системи за моќ.

На спротивно, високонапонското пренесување нуди повеќе ефикасно, економско и сигурно решение за пренесување на електрична енергија на долги расстоянија. Тоа постигнува баланс меѓу намалувањето на губитоци, намалување на трошоци и осигурување на константна достава на висококвалитетна моќ, што го прави претпочитан избор за современи системи за моќ.