Asas Penghantaran Kuasa Elektrik: Voltan, Penghantaran Jarak Jauh dan Teknologi Konduktor

1. Klasifikasi tahap voltan

Dalam talian kuasa atas, voltan undian ditentukan berdasarkan magnitud kuasa yang dihantar dan jarak penghantaran. Secara amnya, semakin tinggi voltan, semakin besar kuasa yang dihantar dan semakin jauh jarak penghantaran. Sebagai contoh, untuk talian kuasa atas 35kV, apabila jarak penghantaran sekitar 50km, kuasa penghantaran am ialah 10,000 hingga 20,000 kW. Untuk talian 110kV, apabila jarak penghantaran kira-kira 100km, kuasa penghantaran ialah 30,000 hingga 60,000 kW. Untuk talian 220kV, apabila jarak penghantaran ialah 200 hingga 300 kilometer, kuasa yang boleh dihantar ialah 200,000 hingga 250,000 kW. Secara amnya, ia dikelaskan seperti berikut:

(1) 220 / 380V adalah voltan rendah;

(2)3, 6, 10 dan 20kV dirujuk sebagai voltan sederhana.

(3)35 kV, 110 kV dan 220kV dipanggil voltan tinggi.

(4)330 kV, 500 kV dan 750kV dipanggil voltan ultra tinggi.

(5)1000kV dipanggil voltan ultra tinggi.

2. Mengapa kita memerlukan penghantaran kuasa jarak jauh

76% daripada sumber arang batu China diagihkan di utara dan barat laut. Lapan puluh peratus daripada sumber kuasa hidro diagihkan di barat daya. Sebilangan besar sumber tenaga angin dan suria darat diedarkan di barat laut. Sementara itu, lebih 70% permintaan tenaga tertumpu di wilayah timur dan tengah, iaitu Delta Sungai Yangtze, Delta Sungai Mutiara, Beijing-Tianjin-Tangshan Bohai Rim dan kawasan lain. Jarak antara pangkalan tenaga dan pusat beban ialah 1,000 hingga 3,000 kilometer. Pembinaan sumber kuasa berskala besar di kawasan pusat beban akan dihadkan oleh isu seperti pengangkutan arang batu dan kapasiti alam sekitar. Lebih-lebih lagi, pembinaan kuasa haba boleh bergantung pada pengangkutan arang batu, tetapi untuk kuasa hidro dan kuasa angin, adalah mustahil untuk mengangkut air dan angin dengan cara yang sama seperti arang batu, dan dengan itu ia lebih mustahil untuk dicapai. Di satu pihak, adalah mustahil untuk membina sumber kuasa secara besar-besaran; Sebaliknya, ia hanya boleh menghela nafas pada sumber tenaga bersih yang berharga seperti kuasa hidro dan kuasa angin. Oleh itu, membina sumber kuasa di kawasan barat dan utara yang kaya dengan sumber tenaga dan kemudian menghantar elektrik ke pusat beban telah menjadi pilihan terbaik. Walau bagaimanapun, dengan perkembangan pesat ekonomi China, struktur grid semasa dengan talian voltan ultra tinggi 500kV sebagai rangkaian utama telah menunjukkan kelemahan kapasiti penghantaran kecil dan ketidakupayaan untuk mencapai penghantaran rentang besar dan jarak jauh. Adalah penting untuk mewujudkan struktur grid dengan tahap voltan yang lebih tinggi. Grid kuasa voltan ultra tinggi merujuk kepada grid penghantaran dengan AC voltage tahap 1000kV dan DC voltage tahap ±800kV dan ke atas. Ciri mereka yang paling menonjol ialah keupayaan untuk menghantar elektrik pada jarak jauh, dalam kapasiti yang besar, dan dengan kerugian yang rendah. Berdasarkan kuasa semula jadi, kapasiti penghantaran talian penghantaran voltan ultra tinggi AC 1000kV melebihi 5 juta kW, iaitu hampir lima kali ganda daripada talian penghantaran AC voltan ultra tinggi 500kV. Kapasiti penghantaran talian voltan ultra tinggi ±800kV DC mencapai 7 juta kW, iaitu 2.4 kali ganda daripada kebanyakan talian DC voltan ultra tinggi ±500kV semasa.

3. Borang penghantaran

Terdapat dua bentuk asas penghantaran kuasa: satu ialah talian penghantaran atas untuk penghantaran kuasa; Jenis lain ialah penghantaran kabel kuasa. Terdapat terutamanya dua jenis kaedah penghantaran kuasa: penghantaran AC dan penghantaran DC. Penghantaran AC yang dipanggil biasanya merujuk kepada penghantaran AC tiga fasa. Penghantaran arus terus termasuk penghantaran arus terus dua terminal dan penghantaran arus terus berbilang terminal. Sebilangan besar projek penghantaran arus terus adalah penghantaran arus terus dua terminal. Untuk penghantaran AC, grid penghantaran terdiri daripada pengubah injak dalam pencawang injak, talian penghantaran voltan tinggi, dan pengubah injak ke bawah dalam pencawang injak. Untuk penghantaran DC, fungsi penghantarannya direalisasikan oleh talian penghantaran DC dan pelbagai peralatan penukar, termasuk peralatan primer dan sekunder, di stesen penukar di kedua-dua hujungnya. Dalam grid penghantaran kuasa, talian penghantaran, tiang dan menara, rentetan penebat, wayar dan kelengkapan tanah atas, dan lain-lain dipanggil peralatan penghantaran. Talian kuasa atas ialah pembinaan konduktor penghantaran pada tiang dan menara dengan penebat dan perkakasan, mengekalkan konduktor pada jarak tertentu dari tanah dan bangunan. Penghantaran kuasa atas mempunyai kelebihan pelaburan yang rendah dan penyelenggaraan dan pembaikan yang mudah, dan dengan itu telah digunakan secara meluas. Kelemahannya ialah ia terdedah kepada bencana alam seperti angin, salji dan sambaran petir.

Talian kabel kuasa menggunakan kabel kuasa yang terkubur di bawah tanah atau diletakkan di parit kabel untuk menghantar tenaga elektrik. Kelebihan talian kabel ialah ia menduduki ruang yang lebih sedikit, tidak terjejas oleh gangguan luaran, selamat dan boleh dipercayai, dan tidak menjejaskan penghijauan dan kekemasan tanah. Kelemahannya ialah kos projek adalah tinggi dan agak sukar untuk memeriksa dan mengendalikan kemalangan. Talian kabel digunakan terutamanya dalam beberapa talian pengedaran kuasa bandar dan untuk penghantaran kuasa merentasi sungai dan laut.

4. Wayar

Konduktor adalah komponen utama talian atas. Mereka bertanggungjawab untuk menghantar tenaga elektrik. Konduktor ditubuhkan pada tiang melalui penebat. Selain menanggung berat badan mereka sendiri dan daya luaran seperti angin, hujan dan salji, mereka juga perlu menahan hakisan kekotoran kimia di udara. Oleh itu, konduktor mesti mempunyai kekonduksian elektrik yang baik, kekuatan mekanikal yang mencukupi dan rintangan kakisan. Dan ia mestilah seringan dan harga serendah mungkin. Bahan konduktor adalah logam seperti tembaga dan aluminium. Dalam talian penghantaran, wayar terdampar aluminium berteras keluli kebanyakannya digunakan, yang dicirikan oleh kekuatan mekanikal yang tinggi dan ringan. Konduktor berpecah ialah sejenis kaedah pendirian konduktor yang diguna pakai pada talian penghantaran jarak jauh voltan tinggi untuk menyekat nyahcas korona dan mengurangkan tindak balas talian. Iaitu, setiap fasa konduktor terdiri daripada 2 hingga 8 sub-konduktor dengan diameter yang lebih kecil, yang diasingkan dan dipasang oleh rod spacer. Jarak antara setiap sub-konduktor ialah 0.2 hingga 0.5 meter, dan ia disusun dalam bentuk poligon simetri pada bucu rod spacer. Konduktor berpecah digunakan terutamanya dalam talian dengan voltan 220kV dan ke atas. Secara amnya, ia dikelaskan kepada beberapa jenis seperti wayar dua belah, wayar tiga belah, wayar empat belah, wayar enam belah, dan wayar lapan belah.

Dalam proses penghantaran kuasa, klasifikasi tahap voltan, keperluan penghantaran kuasa jarak jauh, pemilihan bentuk penghantaran kuasa, dan reka bentuk konduktor adalah semua faktor penting. Dengan perkembangan pesat ekonomi China dan peningkatan berterusan dalam permintaan tenaga, pembinaan grid kuasa voltan ultra tinggi telah menjadi sangat penting. Ia bukan sahaja membolehkan penghantaran kuasa jarak jauh, berkapasiti besar dan kerugian rendah, tetapi juga berkesan menyampaikan tenaga bersih yang banyak dari kawasan yang kaya dengan sumber ke pusat beban. Dengan memilih kaedah penghantaran overhed dan penghantaran kabel secara rasional, serta menggunakan bahan konduktor berprestasi tinggi, kami boleh menangani cabaran penghantaran kuasa masa depan dengan lebih baik dan memastikan operasi sistem kuasa yang selamat, stabil dan cekap. Memandang ke hadapan, dengan kemajuan teknologi yang berterusan dan permintaan elektrik yang berubah-ubah, bidang penghantaran kuasa akan menyaksikan lebih banyak inovasi dan perkembangan, memberikan sokongan yang kuat untuk mencapai penggunaan tenaga mampan dan pembangunan ekonomi dan masyarakat yang diselaraskan.