먼 거리의 전기 전송이 증가된 전압에서 발생하는 이유
오늘날 장거리 전기 에너지 전송은 항상 수십 및 수백 킬로볼트 단위로 측정되는 증가된 전압에서 수행됩니다. 전 세계적으로 다양한 유형의 발전소에서 기가와트의 전기를 생산합니다. 이 전기는 예를 들어 고속도로와 철도에서 볼 수 있는 전선을 사용하여 도시와 마을에 분배되며, 전선은 항상 긴 절연체가 있는 높은 기둥에 고정되어 있습니다. 그러나 전송은 왜 항상 고전압입니까? 나중에 이야기하겠습니다.
10km 거리에 최소 1000와트의 전선을 통해 전기 에너지를 전송해야 한다고 상상해 보십시오. 교류의 형태로 최소한의 전력 손실로 강력한 킬로와트 투광 조명. 무엇을 할 건가요? 분명히 전압은 어떤 식으로든 변환, 감소 또는 증가해야 합니다. 변압기를 사용하여.
소스(소형 휘발유 발전기)가 220볼트의 전압을 생성하는 반면 각 코어의 단면적이 35sq mm인 2코어 구리 케이블을 마음대로 사용할 수 있다고 가정합니다. 10km 동안 이러한 케이블은 약 10옴의 활성 저항을 제공합니다.
1kW 부하의 저항은 약 50옴입니다. 전송된 전압이 220V로 유지되면 어떻게 됩니까? 이것은 전압의 1/6이 전송선에서 약 36볼트가 될 것이라는 것을 의미합니다. 그래서 도중에 약 130W가 손실되었습니다. 전송 전선을 예열했습니다. 그리고 투광등에서 우리는 220볼트가 아니라 183볼트를 얻습니다. 전송 효율은 87%로 밝혀졌으며 이는 여전히 전송 와이어의 유도 저항을 무시합니다.
사실 전송선의 능동 손실은 항상 전류의 제곱에 정비례합니다(참조 옴의 법칙). 따라서 동일한 전력의 전송이 더 높은 전압에서 수행되면 전선의 전압 강하는 그렇게 해로운 요소가 아닙니다.
이제 다른 상황을 가정해 봅시다. 우리는 220볼트를 생산하는 동일한 가솔린 발전기, 활성 저항이 10옴인 동일한 10km의 전선, 동일한 1kW 투광 조명등을 가지고 있지만 그 위에 여전히 2개의 킬로와트 변압기가 있으며 그 중 첫 번째는 220 -22000을 증폭합니다. 볼트. 발전기 근처에 위치하며 저전압 코일과 고전압 코일을 통해 연결되어 송전선에 연결됩니다. 그리고 10km 떨어진 두 번째 변압기는 22000-220V의 강압 변압기로 투광 조명등이 연결된 저전압 코일에 연결되고 고압 코일은 전송선을 통해 공급됩니다.
따라서 22000V의 전압에서 1000W의 부하 전력으로 전송 와이어의 전류(여기서는 반응 구성 요소를 고려하지 않고 수행할 수 있음)는 45mA에 불과하므로 36V가 떨어지지 않습니다. 그것은 (변압기가 없었기 때문에) 0.45V에 불과합니다! 손실은 더 이상 130W가 아니라 20mW에 불과합니다. 증가된 전압에서 이러한 전송 효율은 99.99%가 됩니다. 이것이 서지가 더 효과적인 이유입니다.
이 예에서 상황은 조잡한 것으로 간주되며 이러한 단순한 가정용 용도로 값비싼 변압기를 사용하는 것은 분명히 부적절한 해결책이 될 것입니다. 그러나 국가와 지역의 규모에서 수백 킬로미터의 거리와 엄청난 전송 전력에 관해서는 손실될 수 있는 전기 비용이 모든 변압기 비용보다 천 배 더 높습니다. 그렇기 때문에 멀리 떨어진 곳에서 전기를 전송할 때 전송 중 전력 손실을 줄이기 위해 수백 킬로볼트 단위로 측정되는 증가된 전압이 항상 적용됩니다.
전력 소비의 지속적인 증가, 발전소의 생산 능력 집중, 자유 면적 감소, 환경 보호 요구 사항 강화, 인플레이션 및 토지 가격 상승 및 기타 여러 요인이 증가를 강력하게 지시합니다. 전기 전송선의 전송 용량.
다양한 전력선의 설계는 여기에서 검토됩니다. 전압이 다른 전력선이 다른 장치
에너지 시스템의 상호 연결, 발전소 및 시스템 전체의 용량 증가는 전력선을 따라 전송되는 에너지의 거리와 흐름의 증가를 동반합니다.강력한 고압 전력선이 없으면 현대식 대형 발전소에서 에너지를 공급하는 것이 불가능합니다.
통합 에너지 시스템 수리 작업 또는 비상 상황과 관련하여 필요한 영역으로 예비 전력을 이전할 수 있으며 벨트 변경으로 인해 서쪽에서 동쪽으로 또는 그 반대로 초과 전력을 이전할 수 있습니다. 제 시간에.
장거리 송전 덕분에 초강력 발전소를 건설하고 그 에너지를 최대한 활용할 수 있게 되었습니다.
500kV의 전압에서 주어진 거리에 걸쳐 1kW의 전력을 전송하기 위한 투자는 220kV의 전압보다 3.5배 낮고 330 ~ 400kV의 전압보다 30 ~ 40% 낮습니다.
500kV의 전압에서 1kW • h의 에너지를 전송하는 비용은 220kV의 전압보다 2배 낮고 330 또는 400kV의 전압보다 33~40% 낮습니다. 500kV 전압의 기술력(자연전력, 송전거리)은 330kV 대비 2~2.5배, 400kV 대비 1.5배 높다.
220kV 라인은 200~250km 거리에서 200~250MW의 전력을 전송할 수 있으며, 330kV 라인은 500km 거리에서 400~500MW의 전력을, 400kV 라인은 600km의 전력을 전송할 수 있습니다. — 최대 900km 거리에서 700MW. 500kV의 전압은 최대 1000-1200km의 거리에서 하나의 회로를 통해 750-1000MW의 전력 전송을 제공합니다.