Передача електроенергії на відстані та її використання Передача електроенергії на відстані та її використання

Енергія є основою життя людського суспільства, і його прогресивний розвиток пов'язаний з безпосереднім зростанням енергоспоживання. Це споживання зросло протягом XX ст. більш ніж у 100 разів.

Споживачі електроенергії існують всюди. Виробляється ж вона в порівняно деяких місцях, близьких до джерел паливних і гідроресурсів. Тому виникає необхідність передачі електроенергії на відстані, що досягають іноді сотень кілометрів.

Але передача електроенергії на великі відстані зв'язана з помітними втратами. Справа в тому, що, проходячи по лініях електропередачі, струм нагріває їх. Відповідно до закону Джоуля Ленца, енергія, що витрачається на нагрівання проводів лінії, визначається формулою Q=I2Rt де R опір лінії При великій довжині лінії передача енергії може стати взагалі економічно невигідною.

Для зменшення втрат можна, звичайно, йти по шляху зменшення опору R лінії за допомогою збільшення площі поперечного перерізу проводів. Але для зменшення R, приміром, у 100 разів потрібно збільшити масу проводу також у 100 разів. Зрозуміло, що не можна допустити такої великої витрати дорогого кольорового металу, не говорячи вже про труднощів закріплення важких проводів на високих щоглах і т.п.

Тому втрати енергії в лінії знижують іншим шляхом: зменшенням струму в лінії. Наприклад, зменшення струму в 10 разів зменшує кількість тепла, що виділився в провідниках, у 100 разів, тобто досягається той же ефект, що і від сторазового обваження проводу.

Тому що потужність струму пропорційна добутку сили струму на напругу, то для збереження переданої потужності потрібно підвищити напруга в лінії передачі. Причому, чим довша лінія передачі, тим вигідніше використовувати більш високу напругу. Так, наприклад, у високовольтній лінії передачі Волзька ГЕС Москва використовують напругу в 500 кв. Тим часом генератори перемінного струму будують на напруги, що не перевищують кв., тому що більш висока напруга зажадала би прийняття більш складних спеціальних мір для ізоляції обмоток і інших частин генераторів.

Тому на великих електростанціях ставлять підвищувальні трансформатори. Трансформатор збільшує напругу в лінії в стільки ж раз, у скільки зменшує силу струму. Втрати потужності при цьому невеликі.

Для безпосереднього використання електроенергії в двигунах електропривода верстатів, в освітлювальній мережі і для інших цілей напруга на кінцях лінії потрібно понизити. Це досягається за допомогою понижуючих трансформаторів. Причому звичайне зниження напруги і відповідно збільшення сили струму відбувається в кілька етапів. На кожнім етапі напруга стає усе менше, а територія, охоплювана електричною мережею, усе ширше. Схема передачі і розподілу електроенергії приведена на малюнку.

Електричні станції ряду областей країни з'єднані високовольтними лініями передач, утворити загальну електромережу, до якої приєднані споживачі. Таке об'єднання називається енергосистемою. Енергосистема забезпечує безперебійність подачі енергії споживачам не залежно від їхнього місця розташування.

У розвитку й розміщенні електроенергетики в Україні визначальними є принципи: концентрації виробництва електроенергії шляхом будівництва великих районних електростанцій, які використовують дешеве паливо й гідроенергоресурси; комбінування виробництва електроенергії і тепла з метою теплопостачання міст та індустріальних центрів; широкого освоєння гідроенергоресурсів з урахуванням комплексного розв'язання завдань електроенергетики, транспорту, водопостачання, іригації та рибництва; випереджального розвитку атомної енергетики, особливо в районах з напруженим паливно-енергетичним балансом.

Розміщення електроенергетики залежить переважно від наявності паливно- енергетичних ресурсів і споживачів електроенергії. Нині майже третина електроенергії виробляється в районах споживання і понад 2/3 -у районах її виробництва. Поки що місце для будівництва ДРЕС вибирають, враховуючи зручність транспортування палива й електроенергії та екологічну обстановку. Якщо вчені розробляють високоефективні методи транспортування електроенергії на великі відстані, те ДРЕС будуватимуться переважливо в східних районах України.