Компания «ABB», один из мировых лидеров по производству кабельной продукции, электрооборудования и устройств релейной защиты и автоматики, получила заказ стоимостью около $450 миллионов по проекту строительства «энергомоста» между Великобританией и Норвегией – «NSN Link». Данный проект направлен на ускорение интеграции возобновляемых источников электроэнергии (энергии ветра и гидроэлектроэнергии) в британскую и норвежскую энергосистемы, а также повышение надежности энергоснабжения потребителей в обеих странах.
Данный заказ был размещен норвежским государственным оператором электрических сетей «Statnett SF» и британской электросетевой компанией «National Grid». Энергосистемы Великобритании и Норвегии будут связаны по технологиям передачи электроэнергии высоким напряжением постоянного тока (HVDC). Компания «ABB» поставит высоковольтные преобразовательные подстанции HVDC для обоих концов кабеля, соединяющего британские и норвежские электрические сети.
Общая стоимость проекта «NSN Link» оценивается в € 1,3 – 3 миллиарда.
«Мы очень рады, что работаем с компаниями «Statnett SF» и «National Grid» для поддержания интеграции европейского энергетического рынка», – говорит исполнительный директор концерна «ABB» Ульрих Шпиессхофер. «HVDC является основной технологией, где «пионером» выступает «ABB». Она [HVDC] станет ключевым направлением бизнес-стратегии компании. Этот успех также подчеркивает, что наше подразделение «Power Systems» [«Энергетические системы» – примечание автора] проделывает значительную работу по возвращению технологии HVDC к прибыльности и устойчивому росту».
Протяженность кабеля «NSN Link» будет составлять 730 километров, что сделает его самым длинным в мире среди подводных кабелей. Максимальная передаваемая мощность по «энергомосту» будет составлять рекордные 1400 МВт. Ввод в эксплуатацию кабеля намечен на 2020 – 2021 года.
Планируется, что в периоды ветреной погоды в Великобритании, когда ветроустановки будут вырабатывать значительное количество электрической энергии, а в самой стране будет низкий спрос на неё, то данная электроэнергия будет передаваться по «NSN Link» в Норвегию. Тем самым удастся снизить расход воды на норвежских гидроэлектростанциях (ГЭС), особенно в «засушливые» годы. И наоборот, если будет безветренная погода на острове Великобритания, то Норвегия будет поставлять туда электроэнергию от своих ГЭС.
Компания «ABB» разработает, спроектирует, изготовит, поставит и введёт в эксплуатацию две «нитки» кабеля на напряжение 525 кВ постоянного тока и преобразовательные подстанции мощностью не менее 1400 МВт с использованием своей собственной технологии инвертирования напряжения VSC (voltage sourced converter) – HVDC Light®. Одна из подстанций будет расположена возле города Блит (Blyth) в центральной части Великобритании, а вторая – около Квиллдала (Kvilldal) в западной части Норвегии.
По словам управляющего подразделением «Power Systems» компании «ABB» Клаудио Фаччини: «HVDC является проверенным решением для интеграции возобновляемых источников энергии и надежной и эффективной передачи на большое расстояние электрической мощности, в том числе под водой и под землей. Данный проект является уже восемнадцатым (18!) проектом межгосударственных «энергомостов» в Европе с применением технологии HVDC, которые выполняет компания «ABB». И мы рады играть свою важную роль в обеспечении интеграции между европейскими энергетическими системами».
Компания «ABB» реализовала уже около 100 проектов с использованием технологий HVDC за последние 60 лет, когда впервые начали применять данные решения. Общая установленная мощность оборудования HVDC, производства компании «ABB», составляет более 120 ГВт (более половины от всей мощности установленного во всем мире оборудования HVDC). Технологии VSC – HVDC Light были представлены компанией в 1990х годах. Сейчас 15 из 21 реализованных коммерческих проектов с использованием VSC, реализованы с применением оборудования и технологий «ABB». «NSN Link» является уже пятым значимым проектом HVDC Light за текущий год, который получила для реализации компания «ABB».
Так, недавно компания «ABB» выиграла тендер на поставку электрооборудования и кабельной продукции по проекту «NordLink» – «энергомоста» между энергосистемами Норвегии и Германии. Ориентировочная длина кабеля – 500 километров, планируемая максимальная передавая мощность – 1400 МВт, номинальное напряжение – 525 кВ постоянного тока.
В заключительной стадии находятся проекты литовских «энергомостов» с Швецией («NordBalt») и с Польшей («LitPol»), ввод в эксплуатацию которых намечен уже на декабрь 2015 года. Реализация данных проектов в первую очередь направлено на избавление от энергопоставок из Российской Федерации и прекращения в будущем синхронной работы энергосистем стран Балтии (Литва, Латвия и Эстония) с энергосистемами стран СНГ (Беларусь, Россия, Казахстан и др.)
Данный заказ был размещен норвежским государственным оператором электрических сетей «Statnett SF» и британской электросетевой компанией «National Grid». Энергосистемы Великобритании и Норвегии будут связаны по технологиям передачи электроэнергии высоким напряжением постоянного тока (HVDC). Компания «ABB» поставит высоковольтные преобразовательные подстанции HVDC для обоих концов кабеля, соединяющего британские и норвежские электрические сети.
Общая стоимость проекта «NSN Link» оценивается в € 1,3 – 3 миллиарда.
«Мы очень рады, что работаем с компаниями «Statnett SF» и «National Grid» для поддержания интеграции европейского энергетического рынка», – говорит исполнительный директор концерна «ABB» Ульрих Шпиессхофер. «HVDC является основной технологией, где «пионером» выступает «ABB». Она [HVDC] станет ключевым направлением бизнес-стратегии компании. Этот успех также подчеркивает, что наше подразделение «Power Systems» [«Энергетические системы» – примечание автора] проделывает значительную работу по возвращению технологии HVDC к прибыльности и устойчивому росту».
Протяженность кабеля «NSN Link» будет составлять 730 километров, что сделает его самым длинным в мире среди подводных кабелей. Максимальная передаваемая мощность по «энергомосту» будет составлять рекордные 1400 МВт. Ввод в эксплуатацию кабеля намечен на 2020 – 2021 года.
Планируется, что в периоды ветреной погоды в Великобритании, когда ветроустановки будут вырабатывать значительное количество электрической энергии, а в самой стране будет низкий спрос на неё, то данная электроэнергия будет передаваться по «NSN Link» в Норвегию. Тем самым удастся снизить расход воды на норвежских гидроэлектростанциях (ГЭС), особенно в «засушливые» годы. И наоборот, если будет безветренная погода на острове Великобритания, то Норвегия будет поставлять туда электроэнергию от своих ГЭС.
Компания «ABB» разработает, спроектирует, изготовит, поставит и введёт в эксплуатацию две «нитки» кабеля на напряжение 525 кВ постоянного тока и преобразовательные подстанции мощностью не менее 1400 МВт с использованием своей собственной технологии инвертирования напряжения VSC (voltage sourced converter) – HVDC Light®. Одна из подстанций будет расположена возле города Блит (Blyth) в центральной части Великобритании, а вторая – около Квиллдала (Kvilldal) в западной части Норвегии.
По словам управляющего подразделением «Power Systems» компании «ABB» Клаудио Фаччини: «HVDC является проверенным решением для интеграции возобновляемых источников энергии и надежной и эффективной передачи на большое расстояние электрической мощности, в том числе под водой и под землей. Данный проект является уже восемнадцатым (18!) проектом межгосударственных «энергомостов» в Европе с применением технологии HVDC, которые выполняет компания «ABB». И мы рады играть свою важную роль в обеспечении интеграции между европейскими энергетическими системами».
Компания «ABB» реализовала уже около 100 проектов с использованием технологий HVDC за последние 60 лет, когда впервые начали применять данные решения. Общая установленная мощность оборудования HVDC, производства компании «ABB», составляет более 120 ГВт (более половины от всей мощности установленного во всем мире оборудования HVDC). Технологии VSC – HVDC Light были представлены компанией в 1990х годах. Сейчас 15 из 21 реализованных коммерческих проектов с использованием VSC, реализованы с применением оборудования и технологий «ABB». «NSN Link» является уже пятым значимым проектом HVDC Light за текущий год, который получила для реализации компания «ABB».
Так, недавно компания «ABB» выиграла тендер на поставку электрооборудования и кабельной продукции по проекту «NordLink» – «энергомоста» между энергосистемами Норвегии и Германии. Ориентировочная длина кабеля – 500 километров, планируемая максимальная передавая мощность – 1400 МВт, номинальное напряжение – 525 кВ постоянного тока.
В заключительной стадии находятся проекты литовских «энергомостов» с Швецией («NordBalt») и с Польшей («LitPol»), ввод в эксплуатацию которых намечен уже на декабрь 2015 года. Реализация данных проектов в первую очередь направлено на избавление от энергопоставок из Российской Федерации и прекращения в будущем синхронной работы энергосистем стран Балтии (Литва, Латвия и Эстония) с энергосистемами стран СНГ (Беларусь, Россия, Казахстан и др.)
tolsi2003
idiv
Можно было и ссылку на сайт проекта дать — nsninterconnector.com/about/what-is-nsn-link
Там правда есть отличия от вашей информации. Уже законтрактовано кабеля на почти 730 км пути в общем. Длина кабелей, две нитки, составит 1450 км. Работа по прокладке и производству досталась двум мировым лидерам — Nexans и Prysmian.
Кстати, там почему-то указано 515 кВ. Странное немного напряжение (как правило выбирают круглую цифру).
proenergo Автор
По напряжению: во многих случаях уникальное апробированное напряжение. Был один раз на заводе компании «ABB» в Лудвике (Швеция), занимающимся исследованием и выпуском высоковольтной кабельной продукции, — испытывают различные уровни напряжений на кабелях и сразу на продажу — тем самым поддерживают дальнейшие исследования. А по длине — 730 км — это длина именно каждой нитки. Цифр и различной статистики очень много по «NSN Link» в интернете, поэтому информацию брал из официальных источников, в том числе отсюда (страница 63).
idiv
Про напряжение — понятно, что продвижение на рынке. Хотя как по мне это неверная практика, потом выйдет, как на Украине, где есть почти все существующие классы напряжения в мире из-за такого постепенного развития (это можно объяснить хотя бы тем, что электроэнергетика развивалась, а здесь голый маркетинг, потом надо оборудование запасное на все классы держать в запасе на случай ремонта).
proenergo Автор
Так вставки на то и вставки, чтобы обеспечить работу несинхронизированных систем. Выбор номинальной мощности обусловлен в первую очередь максимально допустимой передаваемой мощностью с точки зрения затрат на оборудование. С обеих сторон HVDC будет преобразовано в высоковольтное переменное напряжение 420кВ в Норвегии и на ~400 кВ в Великобритании.
P.S. добавил еще один рисунок для информативности. Везде цифры различные по длине)
idiv
И с мощностью все понятно, просто зачем аж вот такие вот цифры, вроде 515 кВ — не ясно. Они же там не на пределе окупаемости считают, можно было уже и 550 кВ номинал сделать. Там как раз уже разница то небольшая. Просто выбор странный, вот и все.
vvzvlad
Потому что каждый кабель — уникален, на такую-то длину. И для каждого кабеля напряжение разное. Вот для этого максимальное — 515. Рады бы больше, потерь меньше, но увы, затраты на изготовление будут слишком большие.
idiv
Там что 515, что 550 — разница в принципе в толщине изоляции и то небольшая, так что затраты будут одинаковы (разница в стоимости изоляции с перебором компенсируется разницей стоимости метала).
vvzvlad
А я подозреваю, они его сначала произвели, а потом тестировали.
idiv
Появилась другая мысль — сделали то на 550 или 600, а по тестам не прошел, вот и маркировали максимумом (не проводить же все тесты с нуля).
vvzvlad
Ну я про это и говорю, произвели, потом оттестировали, и на напряжениях выше 515 сопротивления изоляции уже не хватало. Вот и получился кабель на 515
idiv
А, понятно. Просто процесс там немного другой. Делают настройку оборудования, выпускают несколько сот метров, режут на куски и на различные тесты. Потом уже, по результатам тестов делают маркировку. Наверное на самом последнем этапе пролетел (возможно испытания на долговечность).
P.S. Судя по всему это максимум, который можно получить с кабеля. Нексанс говорит, что будет использоваться готовый стандартный кабель, который уже ранее использовался для 500 кВ. Скорее всего просто взяли предельное для него по результатам тестов, потому и вішло нестандартное напряжение. Кабель отсюда: www.nexans.com/eservice/Corporate-en/navigatepub_0_-28751/Skagerrak_4.html
vvzvlad
Значит наоборот все было, да.
Simmetry
Думается, на двух «если» проект основываться не может. Вероятно, что какое-то из них будет преобладать. Кто кому больше должен? Кто, всё-таки, бенефициар проекта? Могли бы вы привести цифры замысла? Не очень верится в чудеса сослагательно-альтруистической взаимопомощи.
idiv
Не обратил внимания вначале — разве АВВ выпускает кабели? Они вроде только по оборудованию и тестированию.
Yogami
Почему на картинке кабель подземный?
idiv
Его не укладывают просто на дно. Прокапывается небольшая траншея специальной субмариной, туда закладывается кабель и потом засыпается. Так что формально картинка правильная.
MichaelBorisov
Уже давно пора переходить на энергосистемы постоянного тока.
Использование переменного тока было обусловлено, главным образом, тем, что преобразовать напряжение с высоким кпд можно было только с помощью трансформатора. А для работы трансформатора необходим переменный ток. Но современные технологии импульсного преобразования напряжения имеют кпд не хуже, чем у трансформаторов, а для их работы предпочтителен постоянный ток на входе и на выходе.
Мы наблюдаем эту революцию в домашних приборах уже сегодня: шина USB с ее +5В постоянным напряжением питания стала стандартом де-факто для домашней электроники. Из постоянного тока 5В проще получить другие питающие напряжения, используемые в приборах, чем из переменного тока 220/230/115В. Но даже и сетевые импульсные блоки питания в цене, габаритах и кпд выигрывают у трансформаторных.
При использовании постоянного тока в ЛЭП повышается их пропускная способность, уменьшаются утечки, исчезает проблема синхронизации энергосистем и исчезает проблема реактивных нагрузок.
Конечно, технологии импульсного преобразования высоких напряжений (сотни кВ) при высоких мощностях сложнее, чем те, что используются в домашней электронике. Но факт существования подобных систем подтверждает, что это в принципе возможно, а значит — дело за организацией массового производства.
evtomax
Мне интересно, что за ключи используются в высоковольтных импульсных преобразователях? Существуют транзисторы, которые держат сотни киловольт?
dMac
Насколько мне известно, все-таки тиристоры.
evorios
HVDC wiki
dMac
UPD:
Впрочем, судя по википедии, я таки отстал от жизни:
«Ртутные вентили использовались на всех ЛЭП, строившихся до 1975 г., но позднее были вытеснены полупроводниковыми приборами. С 1975 по 2000 гг. для преобразования тока широко применялись тиристоры, которые сейчас активно вытесняются транзисторами»
GAS_85
Не путайте, пожалуйста, причину со следствием. Переменный ток при передаче на большие расстояния обладает меньшими потерями по сравнению с постоянным (вики без тех. подробностей) и только потом мы приходим к трасформаторам, которые эффективны в преобразовании напряжения и обладают высоким КПД.
Попробуйте электроплиту от USB запитать, он хорош, только для небольших устройств, даже выносные диски 3,5 большой ёмкости требуют внешнего питания, ибо 500мА не так уж много (900мА для USB 3.0).
MichaelBorisov
В вики по вашей ссылке такого не написано. Написано просто то, что переменный ток может быть преобразован трансформаторами с высоким кпд, отсюда и преимущества. А так, применение в ЛЭП переменного тока дает большие потери по сравнению с применением постоянного тока той же мощности. Во-первых, всевозможные индуктивные потери и потери на излучение, которые у постоянного тока отсутствуют. Во-вторых, отношение пиковых напряжений и токов к средним у переменного тока выше (у постоянного они равны 1, что является минимально возможным). В результате повышаются потери за счет I^2*R. Так что единственная причина, по которой до сих пор не перешли на ЛЭП постоянного тока — это инерция в индустрии и отсутствие до недавнего времени преобразователей постоянного напряжения с характеристиками (стоимость/сложность/надежность/кпд), которые были бы сопоставимы с характеристиками трансформаторов.
GAS_85
Тут надо выбрать из двух зол меньшее. С одной стороны потери будут больше чем у переменного тока (поверхностный эффект), однако, использование переменного тока позволяет значительно уменьшить сечение провода, что является большой затратной частью при постройке ЛЭП.
Я не совсем понял причем тут мощность. Однако, если мне не изменяет память для переменного тока среднее действующее значение мощности находится как I*U*cosFi, где cosFi коэффициент мощности. Таким образом все просто зависит от реактивного сопротивления, если оно отсутствует, то cosFi=1.
Не стоит забывать что ЛЭП строятся не на простом однофазном колебательном контуре, а на трехфазном и у него есть свои преимущества. Также трехфазовая система является уравновешенной, что даёт постоянную суммарную мгновенную мощность.
ploop
Он минимален по сравнению с реактивными потерями в линии, а почледние напрямую зависят от расстояния. Не зря сабж на постоянке, хотя технически это сложнее и дороже, но окупится в ближайшем времени за счёт меньших потерь.
Это вы уже говорите про качество тока потребителей, что на переменке тоже является проблемой.
GAS_85
Согласен, реактивное сопротивление может быть велико и играет основную роль, вроде минимально допустимый cosFi около 0,85. Однако факт уменьшения диаметра сечения провода за счет использования переменного тока, никак не связан с качеством тока на приемнике, а играет большую экономическую роль. Или я что-то не так понял?
ploop
Мы сейчас про разные реактивные потери говорим.
1) Сама линия имеет ёмкость и индуктивность (собственные), которые тем выше, чем длиннее ЛЭП. Теряем.
2) Сам потребитель может иметь емкостные/индуктивные составляющие, реактивные токи по линии в этом случае просто «греют» её — тоже теряем, хоть и меньше. На длинных ЛЭП перед транспортировкой cosFi корректируют (усложняется система).
3) Поверхностный эффект — тоже в минус, но совсем незначительно.
С постоянкой этих проблем нет.
Этого момента не понял: активные потери? Так они одинаковы будут при прочих равных.
GAS_85
1. Ёмкостная и индуктивная составляющие отсутствуют в постоянном токе, да, однако простые сопротивление никуда не делось и тоже будет увеличиваться с длиной ЛЭП.
2. Согласен, греемся, однако преобразовать высокое напряжение с ЛЭП на потребительский уровень гораздо легче трансформатором, а не рассеивать кВт-ы энергии.
Так что тут палка о двух концах. С одной стороны надо передать МВты и хранить их — постоянный ток. С другой стороны передать МВты потребителю, который должен адекватно понизить напряжение и использовать вращающееся поле, например, в двигателях (не все же нам диодиками моргать). Область применения — разная.
3. Ну насколько я понимаю, штука тут в том что глубина проникновения в провод при передаче переменного тока значительно выше, чем при постоянном токе, где он течет по поверхности. Таким образом для передачи одной и той же мощности нужны более тонкие провода а это огромная экономия при длинных ЛЭП.
ploop
Тут вы попутали: поверхностный эффект проявляется только на переменном токе и зависит от частоты. На 50Гц глубина проникновения порядка 4 см, а значит он не будет сколько-нибудь значим на кабеле, диаметром менее 8см.
idiv
>50Гц глубина проникновения порядка 4 см
Вроде для алюминия цифра 1 см, потому и применяют расщепление фазы начиная с сечения 300-400 мм? для высоких напряжений (это примерно от 20 мм диаметр) (т.е. большие сечения не используют в переменном токе).
ploop
Писал по памяти, могу путать.
При том слой же не превращает цилиндр в трубу, просто плотность тока градиентом падает по мере глубины, и на какой глубине его отсечь — энергетикам виднее.
MichaelBorisov
Может быть, и увидим. Уже сейчас во многих отраслях промышленности было бы оптимальнее использовать постоянный ток, и только наличие огромного парка оборудования на переменном токе вносит некоторую инерцию. Но рано или поздно, по частям, эта проблема начнет решаться в пользу более простых и эффективных систем (на постоянном токе).
MichaelBorisov
Поверхностный эффект наблюдается только на переменном токе высокой частоты, а на постоянном — не наблюдается, так что тут постоянный ток лучше переменного, а не наоборот.
Мощность, передаваемая ЛЭП, равна P=U*I. А энергия потерь в проводах равна I^2*R, где R — сопротивление проводов. Таким образом, передаваемая мощность пропорциональна силе тока (или ее среднему значению в случае переменного тока), а мощность потерь — квадрату силы тока, (если ток переменный — то среднему квадрату силы тока).
Поэтому играет важную роль отношение среднего квадрата силы тока к средней силе тока. Это отношение минимально в случае постоянного тока, а в случае переменного (синусоидального или другой формы, кроме прямоугольной) оно всегда выше, поэтому получается, что передача переменного тока сопровождается большми потерями на сопротивлении проводов, чем постоянного.
Приведенные по вашей ссылке преимущества — это не перед постоянным током, а перед переменным однофазным. Большинство из них не заслуживают внимания; так, например, мерцание ламп больше не зависит от фаз тока, т.к. в современных лампах применяются электронные (импульсные) балласты, работающие на высокой частоте. Единственные заслуживающее внимание преимущества — это равномерность нагрузки на генератор; и возможность получения вращающегося магнитного поля и, таким образом, возможность прямого подключения асинхронных электродвигателей к трехфазной сети.
Что касается прямого подключения асинхронных двигателей — то это преимущество теряет актуальность в связи с тем, что 1) большинство асинхронных двигателей низкой мощности, такие, как применяемые в холодильниках и стиральных машинах, и без того работают от однофазной сети с применением либо фазовращающих устройств, либо электронных импульсных систем управления. Но фазовращающие устройства громоздкие и неэкономичные, а импульсные системы управления получаются проще и дешевле, если они работают на питании постоянным током.
Что же касается промышленных асинхронных двигателей большой мощности — то и здесь все больше внедряются электронные импульсные системы управления, так как асинхронный двигатель, работающий непосредственно от сети, имеет плохо контролируемые обороты, которые зависят от нагрузки и колебаний сетевого напряжения. Кроме того, даже для таких двигателей необходимы специальные пусковые устройства.
Равномерность нагрузки на генератор может быть обеспечена применением промежуточной трех- (и более-) фазной системы на электростанциях, после которой все равно необходимо повышать напряжение для передачи энергии в ЛЭП и, в случае применения ЛЭП на постоянном токе — не важно, какая промежуточная система будет использоваться на электростанции. Эта система может быть оптимизирована (как по частоте тока, так и по количеству фаз) в соответствии с типом применяемых генераторов. Тогда как в настоящее время промышленная частота 50Гц задает жесткие требования к конструкции генераторов и, таким образом, неизбежно приводит к необходимости каких-то компромиссов с ухудшением некоторых параметров генераторов.
MichaelBorisov
От USB — нет, конечно. Но если бы была электросеть 220В постоянного тока — то нет никаких проблем. Особенно индукционные плиты, в них ведь на нагревательную систему нельзя подавать непосредственно напряжение из сети, а надо сначала преобразовывать его в постоянное и потом модулировать на более высокой частоте.
GAS_85
Хороший пример, про индукционные плиты я не подумал. Видать мы отошли от времен, когда были нужны мощные трехфазные двигатели и вращающееся поле… Теперь важнее телефончики подзарядить и диодики по-всюду для освещения натыканы.
MichaelBorisov
Нет, конечно, не отошли. Но где применяются мощные трехфазные двигатели?
Один хороший пример — железная дорога, электротранспорт. Но на жд и без того переменный ток промышленной частоты не подается непосредственно на тяговые двигатели потому, что частота слишком высокая. Электрификация ЖД ведется либо на постоянном токе (в бСССР применяется система 3кВ), либо на переменном (однофазном) токе пониженной частоты (в Германии — 12,5Гц). Еще в бСССР есть электрификация на переменном токе промышленной частоты, но в локомотивах и электричках применяются выпрямители и тяговые двигатели постоянного тока.
Современные локомотивы и электротранспорт используют асинхронные двигатели, но в этом случае трехфазный ток на них генерируется на месте из постоянного или однофазного, с целью оптимального регулирования напряжения и частоты тока в пусковых и переходных режимах, опять же, с помощью полупроводниковых преобразователей.
Что касается стационарных мощных двигателей в промышленности — то там тоже желательно применение полупроводниковых преобразователей напряжения и частоты с целью: 1) обеспечения оптимальных пусковых и переходных режимов; 2) регулирования частоты вращения, которая для асинхронных двигателей зависит от нагрузки двигателя в случае питания двигателя непосредственно от трехфазной сети.
ploop
Они и используются, за исключением разве что вообще банальных вещей не требующих контроля, или просто устаревших. А в частотниках всё равно преобразование в постоянный идёт, так что с двигателями нет проблем.
idiv
У электросети постоянного тока есть существенный недостаток — никто не знает о ее безопасности. Даже в стандарте можно заметить, что уровни нечувствительности и «отпускания» отличаются для переменных и постоянного токов, но при этом смертельные уровни абсолютно одинаковы. Это потому, что для АС есть статистика и даже испытания на добровольцах, то в случае DC этим никто не занимался и не рисковал. Там даже есть вопросы по отдельным цифрам тока «отпускания», тесты проводились на животных и экстраполировались.
В вязи с этим применение постоянного тока в разводке домашней сети скорее всего нереально, никакими стандартами не предусмотрено было и не будет.
ploop
С постоянным сложнее: мышцы просто сводит и отцепиться практически нереально. Испытывал на себе однажды (случайно)
MichaelBorisov
Здрасьте приехали. Всю жизнь меня учили (и в школе, и в институте), что переменный ток опаснее постоянного, причем частоты 50-60Гц являются наиболее опасными для жизни. И что опасным для жизни переменным напряжением является 40В, тогда как для постоянного тока — 100В.
Даже во время борьбы систем Эдисона (постоянного тока) и Теслы (переменного) Эдисон использовал как козырь тот факт, что переменный ток опаснее постоянного. И это он придумал такой пропагандистский прием, как электрический стул: акцент был сделан на использовании в нем переменного тока. Но в те времена системы переменного тока имели подавляющее преимущество — трансформаторы и асинхронные двигатели. Лишь в 21м веке на сцене массово появились импульсные преобразователи DC-DC, что снова ставит вопрос о том, какой род тока эффективнее.
idiv
>Всю жизнь меня учили (и в школе, и в институте), что переменный ток опаснее постоянного, причем частоты 50-60Гц являются наиболее опасными для жизни.
Хорошо, что учили. Только это экстраполяция. Никто не проверял, какой из токов лучше и эффективнее останавливает сердце. Данные по переменному, в массе своей, вообще работа одного профессора немецкого, который в 70-х проводил эксперименты на себе.
Вот, что я уже писал в одной из тем раньше:
«Как я уже писал — переменный был проверен (да и статистика на него огромная), а вот постоянный — экстраполяция и теоретический расчет с определенным запасом. Не факт, что он не окажется такой же в этом случае. То, что это экстраполяция говорит такой факт (картинки из стандарта IEC TS 60479-1 и сайта DKE):
Зоны переменного тока upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7f/IEC_TS_60479-1_electric_shock_graph.svg
Зоны постоянного тока www.dke.de/de/std/innovationsplattform/publishingimages/dc-sich%20artikel%202%20bild%201.jpg
Для безопасных значений разница большая (правда для постоянного нижняя часть шкалы, при малом времени, также экстраполяция из-за вероятности резкого скачка к поведению, подобному переменному). Зато зоны 3 и 4 имеют одинаковые границы в каждом из случаев, что несколько противоречит замерам для зона 1 и 2 (зона 1 — нечувствительность, зона 2 — обратимые последствия, зона 3 — физические увечья, зона 4 — фибриляция).
И там нет напряжения, там только сила тока и время воздействия, так как напряжение после 50 В (по этому же IEC) — пробой кожи и дальнейшее свободное протекание тока.»
Т.е. из графиков стандартов вообще нельзя сказать, что постоянный безопаснее — они одинаковы. Но информация не проверенная никем. Этому учат в университетах в Германии разработчики стандарта.
MichaelBorisov
Системы на постоянном токе применялись столько же, сколько существует электричество, причем и с высокими уровнями напряжений. В СССР половина электрифицированной жд электрифицирована на постоянном токе 3кВ. На постоянном токе (600В) ездят троллейбусы и метро. Для статистики по безопасности более, чем достаточно. Дайте мне ссылку на тот немецкий университет, в котором утверждают, что постоянный ток опаснее переменного (частоты 50Гц). Первый раз такое слышу.
idiv
Вы как фразу «вообще нельзя сказать, что постоянный безопаснее — они одинаковы» извратили до «немецкий университет, в котором утверждают, что постоянный ток опаснее переменного»? Они не проверены, потому считаются одинаковыми.
Вы картинки из стандартов видели? В особенности границы зоны 4, которая фибриляцию вызывает? Они практически одинаковы для токов под 0,5 ампера, что говорит об их одинаковой опасности.
И напряжения под 1000 В требуют специального допуска, так что статистика эта неточная из-за наличия опыта у людей, работающих с этим напряжением. Т.е. для 220 В переменного есть где-то пару миллиардов пользователей, которые в близком контакте с ним, а для постоянного приведенных вами напряжений — всего несколько десятков тысяч, и те подготовленные специалисты (разница существенная, не находите).
Предмет, где это озвучивалось: www.ifht.rwth-aachen.de/lehre/vorlesungen-uebungen/schutzmassnahmen-und-schutzeinrichtungen-in-elektrischen-netzen
Лектор: Dr. Ing. Bernhard Thies, президент CENELEC.
MichaelBorisov
Насчет «не проверены» — вопрос спорный. Для обоих родов тока был большой опыт эксплуатации и статистика несчастных случаев. Но даже если согласиться с тем, что оба не проверены (что само по себе странно, неужели всего имеющегося опыта недостаточно?) — то это означает, что постоянный ток с точки зрения безопасности, во всяком случае, не хуже переменного.
Только что посмотрел ваши картинки. И из них как раз следует, что переменный ток опаснее. Так, при долговременном воздействии (10с) для переменного тока зона-4 начинается от ~30мА, а для постоянного — с около 150мА. Почти в 5 раз больше в пользу безопасности постоянного тока!
Для кратковременного воздействия (1с) зона-4 переменного тока начинается с ~45мА, постоянного — 150-155мА. Примерно то же соотношение.
Для особо кратковременных воздействий10мс) для обоих родов токов имеем 500мА. Однако длина периода 50Гц составляет 20мс, таким образом, если человека подключить к току частоты 50Гц на время, меньшее, чем длина периода — то тут все зависит от везения, в какую часть периода попасть, было ли на проводе в это время низкое или высокое напряжение.
Для еще более кратковременных воздействий (порядка 1мс) переменный ток частоты 50Гц на таких промежутках времени можно с хорошей точностью считать постоянным, так что воздействие должно быть одинаковым с поправкой на «везение» попасть в период минимума напряжения в случае переменного тока.
Не понимаю, что вы хотели доказать этими таблицами. Таблицы подтверждают (при долговременных воздействиях) преимущество постоянного тока с точки зрения безопасности при длительных воздействиях, а при кратковременных воздействиях изменением напряжения можно пренебречь, так что оба рода тока становятся эквивалентными.
Во всяком случае, если вы хотели показать, что от массового применения постоянного тока следует отказаться по причине его повышенной опасности по сравнению с переменным — то ваши ссылки подтверждают как раз обратное.
В русской википедии имеем:
Даже сравнительно малые напряжения, порядка 110—230 В, при кратковременном контакте с грудной клеткой могут вызывать сбой в работе сердечной мышцы (60 мА для переменного тока, 300—500 мА для постоянного).
что снова-таки говорит о 5-кратном преимуществе постоянного тока по безопасности.
idiv
>Но даже если согласиться с тем, что оба не проверены
Немного выше мой комментарий:
«Как я уже писал — переменный был проверен (да и статистика на него огромная), а вот постоянный — экстраполяция и теоретический расчет с определенным запасом»
>Таблицы подтверждают (при долговременных воздействиях) преимущество постоянного тока с точки зрения безопасности при длительных воздействиях
Они равнозначны то 0,3 с, это уже не малая величина, да и это для шанса 5% фибриляции (зона 4.1 — 5%, зона 4.2. 5 % — 50 %, зона 4.3 50% и выше). Но здесь главная проблема, что это экстраполяция. На людях его никто не проверял, добровольцев не было.
И Википедия вещь конечно хорошая, но это картинки из стандартов (АС — МЭК, DC — VDE), я им больше доверяю, чем предложению в Википедии.
MichaelBorisov
Что вы имеете в виду под «был проверен»? Что один немецкий профессор его на себе проверил?
Но один опыт в науке не считается достаточным, чтобы информация была принята как достоверная только на основании этого опыта. Нужно, по крайней мере, два или более объекта, которых бы проверяли в одинаковых условиях. В противном случае, где гарантия, что указанный профессор не имел каких-либо особенностей строения тела, повышающих или, наоборот, понижающих его чувствительность к воздействию тока?
Есть статистика, пусть может и меньшая, для поражений постоянным током. В каждом случае выясняется, воздействию какого тока и на какое время подвергся человек. Уже на основании только этих данных набирается достаточно информации, чтобы можно было говорить о «проверенности», а не только об экстраполяции опытов над животными.
Я не слышал, чтобы кем-то была признана повышенная опасность постоянного тока по отношению к переменному. Скорее наоборот, в том числе из ваших таблиц. У вас иные данные? Тогда было бы неплохо на них сослаться.
К тому же, когда первоначально проводилась электрификация, никого не смутило полное отсутствие статистики вообще по любым родам тока. И вообще всё когда-то происходило в первый раз. Если бы люди отказывались от внедрения новых технологий только по причине отсутствия по ним статистики — то не было бы цивилизации.
Если «с запасом» — то обычно берется запас в сторону консервативной оценки. Если экстраполяция — то не просто фантазий, а результатов опытов над животными, что само по себе немаловажно, ведь человек подобен животным в строении тела и реакции на воздействие электротока. Ну и, наконец, добавьте к этому анализ (несчастных) случаев поражения электротоком. Не вижу никаких причин, чтобы иметь повышенные опасения к постоянному току против переменного, учитывая, что ни в одном из источников (в том числе ваших таблицах) не встречал утверждений обратного.
В данном случае что Википедия, что таблицы по вашим ссылкам, говорят о том, что переменный ток опаснее постоянного. Так что безразлично, какому источнику вы доверяете больше. Все говорят об одном.
idiv
>один опыт в науке не считается достаточным
Он не один. Есть обширная статистика, подтвержденная точными измерениями этого профессора. Для постоянного такого нет, статистика гораздо меньше, а замеров никто и подавно не проводил на токах, близких к зоне фибрилляции.
>Не вижу никаких причин, чтобы иметь повышенные опасения к постоянному току против переменного
И опять перекручивание слов. Я пишу о том, что нет оснований считать постоянный безопаснее переменного из-за недостоверности статистики. Я не пишу, что переменный безопаснее. Они могут вполне быть ОДИНАКОВО опасны (так может заметнее будет).
MichaelBorisov
Статистика есть и по постоянному току. Одна статистика против другой статистики. Плюс эксперименты на животных и там, и там. А опыты профессора на себе — они проведены на одном человеке, и поэтому сами по себе добавляют мало информации к той, что уже извлечена из статистики.
Научные статьи по опытам над животными не принимаются к публикации, если опыты проводились только над одной особью, даже если это были сложные эксперименты, которые трудно воспроизвести. Нужно иметь как минимум две особи, чтобы убедиться в повторяемости результата.
Даже если по постоянному току статистика меньше — это не значит, что она недостоверная. Может быть, допуски больше, неопределенность больше, но достоверные результаты все равно есть, вы ведь этого не отрицаете, надеюсь?
Ваши слова никто не перекручивает. Просто вы начали этот разговор о безопасности как довод против перехода на постоянный ток. Если это был довод против — значит, вы подразумеваете повышенную опасность постоянного тока, против чего я и возражал. Если же вы не подразумеваете повышенной опасности постоянного тока по сравнению с переменным — тогда ваши рассуждения не действуют как аргумент против постоянного тока. Тогда весь спор ни о чем.
Могут быть, но это утверждение противоречит приведенным вами же таблицам.
idiv
>Могут быть, но это утверждение противоречит приведенным вами же таблицам.
Вы же сами написали «допуски больше, неопределенность больше», что вообще-то несколько противоречит дальнейшему «достоверные результаты все равно есть». Они есть, но их достоверность хуже, а потому нужны более серьезные аргументы для перехода на постоянный ток.
Это если не затрагивать вопросы систем безопасности, которые потребуют пересмотра.
>А опыты профессора на себе — они проведены на одном человеке, и поэтому сами по себе добавляют мало информации к той, что уже извлечена из статистики.
Как говорил лектор — его работа просто неоценима по вкладу в развитие систем безопасности и понимания процессов при поражении током. Наверное он знал, о чем говорил?
MichaelBorisov
По переменному току тоже есть допуски, измерения не являются абсолютно точными. И вообще никакие измерения в мире не являются абсолютно точными. Допуски есть всегда. Надо сравнивать границы областей допусков. Из ваших таблиц следует, что для постоянного тока эти границы расположены выше, т.е. фибрилляция наступает при более высокой силе тока, чем при поражении переменным током, что и подтверждает, что постоянный ток безопаснее при длительном воздействии.
Нет, такой вывод делать нельзя. Достоверность имеющихся результатов достаточна, чтобы утверждать, что по безопасности постоянный ток, во всяком случае, не хуже переменного.
«Платон мне друг, но истина дороже» (с)
Многое потребует пересмотра. Нельзя сидеть на месте и ждать, пока новая технология волшебным образом сама внедрится. Надо прилагать усилия, решать возникающие проблемы, при условии, что новая технология того стоит. На мой взгляд, она того стоит. Повышение пропускной способности ЛЭП, уменьшение потерь при передаче и преобразовании электроэнергии, электромагнитного воздействия на окружающую среду, уменьшение габаритов, веса и стоимости оборудования, возможно даже — повышение безопасности.
idiv
Насчет измерений.
Грубо говоря, есть 1 млн. смертельных случаев от переменного тока и 10 тысяч от постоянного. Вероятность того, что покрыты почти все возможные случаи (на 99,999%) возникновения фибрилляции от переменного гораздо выше, чем для постоянного. Ведь может оказаться, что те же дети более восприимчивы к удару постоянным током (здесь скорее всего статистики по постоянному нет вообще). Или же женщины, их среди работающих с постоянным током меньше, чем мужчин. С переменным же сталкиваются все, т.е. есть проверка значительно большего числа вариантов вес/возраст/пол.
Доказательств, что постоянный точно безопаснее — нет, ведь постоянным напряжением 220-400 В скорее всего убивало/сильно било взрослых мужчин. Поэтому переход на него ничем не оправдан.
>«Платон мне друг, но истина дороже» (с)
Т.е. слова директора CENELEC недостаточно для признания этого истиной. Кто должен это сказать?
MichaelBorisov
В этой фразе нет логики. Даже если бы не было доказательств, что постоянный безопаснее (а они есть, в том числе ваша таблица) — то тем более нет доказательств, что он опаснее. Поэтому ваш вывод («переход на него ничем не оправдан») ничем не обоснован.
Более того, даже если постоянный ток столь же опасен, как и переменный — то и это не препятствие для перехода на него в случае, если это даст экономическую выгоду.
Я обосновывал переход на постоянный ток в первую очередь экономической выгодой. Если будет выгода по безопасности — это хороший дополнительный плюс, но это не самоцель. Даже если улучшения безопасности не произойдет — экономическая выгода останется.
Кто бы это ни сказал, высказывание должно быть логически обосновано. Ничуть не умаляя самоотверженный вклад упомянутого вами профессора в копилку знаний человечества о поражении электротоком; и не споря с высказыванием вашего уважаемого лектора и директора — эта информация не доказывает, что постоянный ток опаснее переменного.
idiv
Профессора я привел для примера, что для переменного тока было множество различных испытаний, а для постоянного таких данных просто нет.
И касательно испытаний. У вас есть статистика по детям, убитых постоянным током? А то вы рассказываете, что во фразе нет логики. А чего нет логики? Или строение тела одинаково у мужчин, женщин и детей? На сегодня от постоянного гибли в основном мужчины, а это вызывает вопросы в достоверности результатов. Нельзя сравнивать 10 тысяч тестов с миллионом и говорить о уверенности в большей безопасности постоянного тока.
>Более того, даже если постоянный ток столь же опасен, как и переменный — то и это не препятствие для перехода на него в случае, если это даст экономическую выгоду.
А какая будет выгода? И что считать, стоимость перехода все энергосистемы или конкретно по квартире? Если брать энергосистему в целом, то в Германии уже считали — это не выгодно, слишком много переделывать и доделывать, не окупается.
Это как замена розеток на стандартные — идея хорошая, но экономически полный бред.
MichaelBorisov
Вы привели профессора как единственный пример таких испытаний для переменного тока, каких не было для постоянного. Все множество остальных испытаний (как на животных, так и для несчастных случаев) имеется для обоих родов тока.
«в основном мужчины» — не значит «только мужчины». Или вы станете утверждать, что только мужчины?
Это неверный вывод. Результаты есть (статистика поражений), хоть она и меньше. Какие причины сомневаться в ее достоверности? Только то, что она меньше? Это недостаточная причина.
Можно сравнивать. Если у вас есть 10000 тестов с цианистым калием и 10 тестов с новым веществом, и если от первого люди гибнут гарантированно при малых дозах, а от второго — не гибнут при существенно более высоких дозах — то уже можно уверенно говорить о том, что второе вещество безопаснее первого.
Я уже объяснял выше. Вы читали мои сообщения? Если вы не согласны с обоснованиями выгоды — можем обсудить.
Вы сейчас ссылаетесь на инерцию в отрасли, которая препятствует внедрению более эффективной технологии. Да, инерция имеет место, преодолеть ее сложно, но это не значит, что новая технология ущербна сама по себе. Если бы сейчас не было огромного парка оборудования на переменном токе, и электрификация проводилась бы с нуля — я считаю, что в этом случае она, скорее всего, была бы выгодной.
Вообще инерция в отрасли — это большая проблема. Но история показывает, что иногда она решалась большими усилиями, и через время это приносило неоценимую выгоду. Возьмем железную дорогу. В странах бывшего СССР применяются автосцепка СА-3. Она внедрялась с 1935 по 1957гг, до этого использовалась винтовая стяжка. По сравнению с последней, автосцепка имеет неоспоримые преимущества, но переход на нее потребовал переоборудования всего парка подвижного состава. В Европе так и не решились на этот шаг, там винтовая стяжка используется до сих пор. И так и не могут решиться. Нужны большие капиталовложения. В результате в странах СНГ железная дорога теперь постоянно пользуется преимуществами автосцепки, а в Европе — наоборот, терпит убытки от ее отсутствия. За десятки лет все могло окупиться. Но для этого надо было в свое время сделать трудный шаг.
Я могу предположить, что переход на постоянный ток может производиться постепенно. Скажем, шина USB (2.5Вт) — это первая ласточка. Уже есть и более мощные стандарты домашних и офисных систем постоянного тока — это PoE (12Вт). Блоки питания ноутбуков предоставляют еще более мощные универсальные источники питания (90-200Вт), а еще имеется автомобильный стандарт (12В, порядка сотни Вт) и большой парк устройств, совместимых с ним. И так постепенно мы получаем то там, то здесь, универсальные сети питания постоянным током, хоть и малых мощностей. Но мощности постепенно возрастают.
В промышленности тоже уже существуют локальные сети постоянного тока (жд, метро, троллейбусы, трамваи, АТС), количество и мощность которых может постепенно увеличиваться. Уже имеются сегменты ЛЭП постоянного тока. Они вводятся не только с целью связать несинхронизированные энергосистемы, но и с целью повышения пропускной способности ЛЭП (могу дать ссылку). И так постепенно, то здесь, то там, количество таких сегментов может нарастать, и в конечном итоге переход на постоянный ток может состояться лет за 20 при современном темпе технического прогресса.
idiv
>Они вводятся не только с целью связать несинхронизированные энергосистемы, но и с целью повышения пропускной способности ЛЭП (могу дать ссылку).
На этом они и будут ограничены.
>и в конечном итоге переход на постоянный ток может состояться лет за 20 при современном темпе технического прогресса.
Вы точно в этом разбираетесь? Срок окупаемости ВЛ — 30-50 лет, электростанции 40-50 лет. В вопросе энергосистем это хорошо если будет через 100 лет. Никто в здравом уме не вкладывает деньги на меньший срок в энергетике.
>жд, метро, троллейбусы, трамваи, АТС
Самое высокое напряжение на железной дороге — 3 кВ. Там при этом соответствующее сечение провода. Это локальные сети, они такими и останутся. Масштабировать с 3 кВ до 300 кВ не так просто.
Кроме того, как я писал, нужно изобретать новые системы контроля баланса мощности, которые в любом случае будут не так надежны, как существующая. Экономически один этот момент перевешивает всю выгоду от экономии на потерях.
И еще раз по тестам. Да, сравнивая 10 и 10 000 я буду говорить, что данные не достоверны. Но естественно что при этому величины должны быть сравнимые, не СО2 в воздухе и дыхание из баллона с заманом, а равные концентрации/дозы. Так можно сказать, что раз смерть наступает при ДТП на 300 км/час с вероятностью 99%, то Жигули абсолютно безопасны, они с трудом 120 едут.
MichaelBorisov
Этот вывод противоречит тому, что использование постоянного тока экономически выгодно и в других областях, особенно при более низких напряжениях, чем те, где технологии постоянного тока пока испытывают трудности.
Ну хорошо, пусть будет не 20, а 50 лет. Все равно это возможно, и есть факторы (экономическая эффективность), которые будут этому способствовать.
Тем не менее 3кВ надежные и проверенные технологии существуют уже давно. Ничто поэтому не мешает использовать постоянных ток во всех системах, работающих на таких уровнях напряжения.
В любом случае существующие системы электрификации имеют недостатки, и уже сейчас разрабатываются технологии для их устранения. Smart Grid, например. Фактически это изобретаемые новые системы баланса мощности. Но если изобретаются новые системы — то ничто не мешает этим новым системам использовать постоянный ток.
Ваше же убеждение в том, что они будут не так надежны, как существующая — ничем не обосновано. Никаких принципиальных причин, по которым они не могут быть сделаны достаточно надежными, не существует.
Такое убеждение противоречит принципам статистического анализа данных.
Вы хотите мне приписать какое-то ошибочное утверждение, а потом его опровергнуть и тем «доказать» мою неправоту?
Где я утверждал об абсолютной безопасности постоянного тока?
Где доказательства полного отсутствии данных об опасности/безопасности постоянного тока?
idiv
>Такое убеждение противоречит принципам статистического анализа данных.
Т.е. можно сделать одинаково достоверные выводы, сравнивая 10 и 10000 образцов? Причем в случае 10000 есть равномерное распределение по типам физиологии, а 9 из 10 одного типа?
>В любом случае существующие системы электрификации имеют недостатки, и уже сейчас разрабатываются технологии для их устранения. Smart Grid, например.
Smart Grid рассматривается как применение распределенного регулирования с учетом применения малых генераторов. Но базой для ведения режима все равно является частота системы. Физически невозможно тягаться по надежности контроля с системой, которая основана на главном физическом принципе работы объединенной энергосистемы — синхронной частотой.
>Ну хорошо, пусть будет не 20, а 50 лет.
50 лет — это только срок окупаемости/работы ЛЭП, т.е. раньше конца этого срока ее никто не будет даже трогать. А есть еще электростанции, подстанции. Реальнее выглядит цифра в 70-80 лет, а это уже за пределами жизни большинства специалистов отрасли. Здесь в Германии была проведена работа как с технической точки зрения, так и экономической (то, что вы любите заменять словом «инерционность»). Кроме как отдельные вставки экономически не выгодно эксплуатировать постоянный ток на уровне энергосистем.
MichaelBorisov
Что значит «одинаково достоверные»? Выводы либо достоверные, либо недостоверные.
Любые данные, полученные с соблюдением необходимых процедур, являются достоверными.
Если в этих данных имеются погрешности — то их можно оценить или уменьшить с использованием статистических методов. Так, например, при усреднении многократных измерений случайная погрешность результата уменьшается пропорционально sqrt(n), где n — количество измерений.
Статистическими методами можно вычислить интервал, в который попадает истинное значение величины, с заданной вероятностью (доверительный интервал, доверительная вероятность).
Повышенное количество измерений позволяет сузить этот интервал.
Но даже с относительно малым количеством измерений вы тоже можете вычислить доверительный интервал, задавшись той же доверительной вероятностью.
Скажем, если вы измерили одну величину 10000 раз и получили значение 100+-1 при доверительной вероятности 99%, а потом измерили другую величину 10 раз и получили значение 200+-80 с той же доверительной вероятностью — то это уже позволяет утверждать (с вероятностью 99%), что вторая величина больше первой, хотя и допуски для нее более широкие.
Почему невозможно? Вы можете это логически обосновать?
Для перехода на постоянный ток можно использовать существующие ЛЭП. Провода — они и в Африке провода. Собственно, это и делается: реализуемые в России схемы повышения пропускной способности ЛЭП как раз и основаны на переводе их на постоянный ток, т.к. это позволяет при тех же пиковых значениях напряжения и той же среднеквадратичной силе тока передавать в sqrt(2) раз большую мощность.
Также можно использовать существующие электростанции, лишь поставив на их выходе преобразователи из переменного тока в постоянный. То же касается и остального парка оборудования.
Ну, это пока невыгодно, из-за того, что уже существует большой парк оборудования на переменном токе. Если бы его не было — то очень возможно, что электрификация «с нуля» на постоянном токе с использованием современных технологий оказалась бы выгоднее.
Ситуация аналогична автосцепкам на жд. В Германии до сих пор не решились их вводить — «невыгодно». Большой парк подвижного состава на винтовых стяжках. А в тех странах, где таки решились в свое время — пользуются выгодой.
idiv
Насчет автосцепок — вроде как за пределами эксСССР пользуются старой системой. Это как пример с розетками, если переделывать немного, то можно и перейти на стандартную, как в Бразилии. А так все сидят на местных и ничего не делают. В СССР в то время были и менее успешные решения, например использование всех классов напряжения от 110 кВ до 750 кВ, существующих в мире. Вроде ничего страшного, а теперь надо держать в некоторых областях наборы трансформаторов под любые возможные вариации. Постоянный убыток.
Да и с учетом ситуации в общем-то после 1945 года было по барабану, какую систему вводить, надо было менять очень много.
>>Скажем, если вы измерили одну величину 10000 раз и получили значение 100+-1 при доверительной вероятности 99%, а потом измерили другую величину 10 раз и получили значение 200+-80 с той же доверительной вероятностью — то это уже позволяет утверждать (с вероятностью 99%), что вторая величина больше первой, хотя и допуски для нее более широкие
Это хорошо, но при этом измерения то проводятся в одном случае на людях с разной физиологией (у женщин больше жира, у детей отношение мускулы/жир тоже не в пользу мускул по сравнению с мужчинами). А вот меньшее число измерений проводиться только на мужчинах. И растягивать точно так же интервал я бы не стал. Тем более, что до 0,3 сек он одинаков.
MichaelBorisov
Откуда такие сведения, что постоянным током било только мужчин? Можете привести ссылку?
Женщины тоже работают с постоянным током, на троллейбусах и трамваях, например (в роли водителей и пассажиров), на жд (монтеры). Дети — пассажиры жд и электротранспорта. Были несчастные случаи на транспорте с пробоем изоляции и удары током. Так что данные имеются.
В таблицах указаны допуски с заданной доверительной вероятностью. Эти допуски имеют четкие границы, которые (при длительном воздействии) существенно лучше, чем для переменного тока. Что вам еще нужно?
До 0,3с (а особенно менее 20мс) особой разницы между переменным и постоянным током нет в принципе. В обоих случаях такой удар током — это импульсное воздействие, и основную роль начинает играть энергия импульса, а не его форма. В любом случае, данных, указывающих на повышенную опасность постоянного тока, нет, поэтому ваш агрумент о том, что следует отказаться от его применения по причине опасности, несостоятелен.
И, если вы так уж радеете о безопасности — то вы должны понимать, что, например, 230В переменного тока (Европа) опаснее для жизни, чем американские 115В. Тем не менее, никто в Европе не предлагает перехода на пониженное напряжение в домашней электросети. Почему, спрашивается?
idiv
>И, если вы так уж радеете о безопасности — то вы должны понимать, что, например, 230В переменного тока (Европа) опаснее для жизни, чем американские 115В. Тем не менее, никто в Европе не предлагает перехода на пониженное напряжение в домашней электросети. Почему, спрашивается?
Это снова экономический вопрос. Выбрали такое когда-то, менять его никто уже не будет. Чтобы вам было проще понять — вы называете это «инерционностью отрасли».
>До 0,3с (а особенно менее 20мс)
Что уж тут говорить про 10 мс. Зато при 0,4 сек резко появляется разница. Может что-то не то с измерениями все же?
>Женщины тоже работают с постоянным током, на троллейбусах и трамваях, например (в роли водителей и пассажиров),
>Дети — пассажиры жд и электротранспорта. Были несчастные случаи на транспорте с пробоем изоляции и удары током.
Может вам бы тоже не мешало начать делиться ссылками? Я пока ни одной от вас не увидел. Я вот за период 15 лет помню аж 1 поражение током в троллейбусе (на весь Киев) пассажира. Это безусловно сопоставимое число с количеством ударенных током дома.На таком можно составлять статистику?
Я знаю точно, что число женщин, работающих на жд и в метро близко к токопроводящим частям значительно меньше, чем мужчин.
Аргумент про водителей — это вообще супер. Может тогда всех водителей автомобилей приравняем к конструкторам ДВС, они ведь масло в двигатель заливают сами?
MichaelBorisov
Когда человек подвергается воздействию тока — то неважно, подготовленный он специалист или нет. Подготовка специалистов заключается же не в том, чтобы натренировать выносливость к воздействию тока, а в том, чтобы избегать такого воздействия. Но если оно все же произошло — на этом польза от подготовки заканчивается. Под током опытный электрик ничем не отличается от гуманитария.
Пользователи в контакте не с самим током, а с электроприборами. Которые, в свою очередь, проектируются так, чтобы не допустить контакта пользователя с током. Но приемы недопущения известны, и для постоянного тока они ничем не отличаются. Изоляция, предохранители, устройства защитного отключения. Как это может быть аргументом в пользу безопасности одного рода тока перед другим?
idiv
>Пользователи в контакте не с самим током, а с электроприборами.
Так и электрики тоже не проводов касаются, а удар получают от проблем с заземлением электродвигателя.
Про подготовку имелось ввиду, что они не только внимательнее, а еще и знают что делать и как правило сами не работают, т.е. помощь приходит вовремя и адекватная.
Аргументом в пользу АС является его проверенность. Еще раз — был профессор в 1970-х в Германии, который на себе проверил воздействие переменного тока. Есть целый фильм про его работу. Он проверял не только до фибриляции (на зону фибриляции он не заходил), а также проверял влияние на тело различных маршрутов прохождения тока, вроде нога-рука, рука-рука, спина-рука и так далее. Таких испытаний с постоянным не проводил никто, потому все границы, в особенности для кратковременного — экстраполяции. Это проверяли на животных, а потом рисовали для человека, несколько изменив.
MichaelBorisov
Помощь приходит в любом случае после воздействия тока, и последствия этого воздействия в момент его прекращения не зависят от того, когда потом придет помощь, а зависят от степени и продолжительности воздействия.
Так, например, если поражение электротоком привело к фибрилляции — то человек может выжить, если ему окажут немедленную помощь, но это не изменит тот факт, что фибрилляция произошла. Поэтому, если рассматривать два случая: 1) опытный электрик получил фибрилляцию, но был спасен; 2) неопытный любитель получил фибрилляцию от удара такой же продолжительности, силы и рода тока, но умер из-за того, что ему не была вовремя оказана помощь — то для статистики (и составления таблиц зон поражения) оба случая равнозначны.
idiv
Вот картинка для постоянного тока по замерам и экстраполяции некоторых данных:
habrastorage.org/files/2ee/090/df8/2ee090df81bd42f280388ea29f7b455f.png
Примечание 1 — фибрилляция для восходящего тока нога-рука.
Примечание 2 — для значений ниже 500 мА граница между зонами 2 и 3 не определена.
Здесь нет разделения зоны 4 на группы из-за небольшой статистики, т.е. никто не может гарантировать нижний предел возникновения фибрилляции. Причина, в том числе, что ударенных переменным током на порядки больше, чем постоянным, что очень важно для правильных выводов. Если сравнивать разные по размеру множества, то результат не будет сопоставимый.
idiv
Да, забыл дописать: рисунок из стандарта для переменного тока предусматривает частоты от 15 до 100 Гц, так что разницы 15-50-60-100 Гц нет вообще (поправка на то, что кожа имеет резистивно-емкостной характер не сильно скажется на напряжении).
MichaelBorisov
Дело здесь не только и не столько в емкостных и индуктивных эффектах, сколько в механизме поражения электротоком. Поражение может быть: за счет выделения тепла (в этом случае род тока не имеет значения), за счет сокращения мышц (переломы и т.д.) и за счет вызова фибрилляции сердечной мышцы с остановкой сердца. Так вот, переменный ток более вероятно может вызвать фибрилляцию, а постоянным током она, наоборот, устраняется (дефибрилляторы).
wormball
Эдисон, перелогиньтесь. В дефибрилляторах импульсы, так что с тем же успехом это можно назвать и переменным током.
wormball
> Всю жизнь меня учили
что во время борьбы токов Тесла пропускал через себя переменный ток, а Эдисону постоянный было слабо. Ну, правда, частота там была поболее, нежели в розетке, но тем не менее.
idiv
У энергосистем постоянного тока есть два существенных недостатка.
Первый, и главный — отсутствие выключателей на напряжение больше 20 кВ, а также их медленность.
Второй, диспетчерский — энергосистема на переменном токе обладает простейшей системой контроля баланса активной мощности — частота. Если она падает, потребление превышает генерацию и наоборот. Постоянный ток требует дополнительные системы, что не так надежно.
Ну и чисто экономический фактор. В мире аж одна страна согласилась перейти на стандартную МЭКовскую розетку, а тут нужно переводить все. Так что это маловероятный сценарий. Он не масштабируемый с малых напряжений.
MichaelBorisov
А в чем здесь проблема, просветите? В чем сложность создания таких выключателей по сравнению с переменным током?
А что дальше? Падает частота, повышается частота, а как это облегчает диспетчеризацию?
И главное — необходимость синхронизации всех генерирующих мощностей. Это же непростое дело. Опасность «распада» энергосистемы и отключения значительных ее сегментов, даже тех, что не были затронуты аварией или перегрузкой, в случае рассинхронизации. Таких проблем на постоянном токе нет.
ploop
На самом деле синхронизация и диспетчеризация совсем не проблема. Как только начинается сдвиг фазы одной части системы относительно другой — она берёт на себя нагрузку без всякой автоматики (с другой, соответственно, нагрузка снимается), система сама себя стабилизирует.
Генерация против потребления — другая проблема, но легко контролируется по отклонению частоты, как выше заметили, тут уже принимаются меры.
MichaelBorisov
В случае постоянного тока похожий механизм обеспечивается изменением напряжения. Как только в одной части системы падает напряжение (из-за увеличившейся нагрузки или уменьшившейся генерации) — в нее начинается переток энергии из другой части. Ну а колебания напряжения у потребителей устраняются в местах установки преобразователей напряжения, которые (в отличие от «тупых» трансформаторов) имеют функцию стабилизации.
ploop
Логика мне подсказывает, что с напряжением будет всё сложнее: оно будет проходить кучу преобразований от генерации до потребителя, и каждое из них будет стабилизировать его на выходе.
Представьте два сегмента сети, питающихся с двух разных электростанций, но запараллеленых на выходе с понижением напряжения. Нагрузка на станции распределилась поровну. Но вдруг у одной начались проблемы, и она снижает генерацию, а по её ЛЭП до потребителя даже напряжение понизить нельзя: это только усилит ток (увеличит нагрузку на станцию), так как на выходе преобразователь.
Теперь мысленно превратите это простейшую схему в сложнейшую паутину, и начнутся проблемы. А с частотой такого нет, даже на системах, построенных практически без автоматики.
MichaelBorisov
Запараллеливание на выходе — во всяком случае для низковольтных цепей — плохая идея. Выходные регуляторы будут конфликтовать друг с другом. Более разумное решение — построить преобразователь с двумя входами и одним выходом, который, в соответствии с логикой своего узла управления, будет распределять нагрузку между входами.
Если представить себе простейший повышающий преобразователь с двумя входами на катушках индуктивности, который одновременно закорачивает катушки на ноль (Boost converter) — то нагрузка между входами распределится пропорционально напряжению на каждом входе.
Таким образом, есть смысл допускать падение напряжения на ЛЭП из расчета, что компенсировать его будут регуляторы понижающих преобразователей, установленные в местах потребления. В них же можно заложить логику снижения выходной мощности (с отключением части нагрузки) при падении входного напряжения ниже какой-то критической отметки.
В общем, я согласен с тем, что разрабатывать систему необходимо тщательно, избегая непродуманного подхода. Но не вижу ничего невозможного в обеспечении всех необходимых функций. Все же импульсные преобразователи значительно «умнее» простых трансформаторов. В них можно заложить много функций, в том числе, объединить их в единую информационную систему. В Америке нынче популярна идея «Smart Grid» — это как раз оно.
idiv
>А в чем здесь проблема, просветите?
Высоковольтный выключатель выключает в момент прохождения синусоидой тока нулевого значения. Размыкание контактов осуществляется в момент прохождения пика синусоиды и с уменьшением тока дуга уменьшается в толщину. Как думаете, когда этот момент наступает в постоянном токе?
Кроме того, выключатель срабатывает очень быстро, фактически вся работа за полцикла.
В случае постоянного разорвать, как в примере выше, пару килоампер не выйдет просто так разомкнуть, будет неугасающая дуга, которая может и на другие части подстанции попасть.
Потому идут на ухищрения, либо выключают только с переменной стороны или, что сейчас самое передовое, в конце провода, поближе к заземлению ставят 20 кВ выключатель с катушкой индуктивности. Кабель действует как емкость. Когда надо выключить, то подается команда на выключатель, создается колебательный контур с увеличивающимися колебаниями, пока ток не пересекает нулевую точку, тогда по классической схеме. Но длительность процесса размыкания в переменном от подачи команды, если не ошибаюсь, 30 мс, причем электрики касается только меньше 10 мс, остальное механика работает, то в постоянном 100-150 мс на сегодня — передовое достижение. Вот только раскачка будь здоров идет, и на действующей линии очень классно такое делать. Потому при к.з. ситуация так себе, скорее всего выпрямители частично идут под замену.
>А что дальше? Падает частота, повышается частота, а как это облегчает диспетчеризацию?
Есть такая вещь на каждом генераторе, droop control. В графическом виде — www.openelectrical.org/wiki/images/1/1a/Freq_Droop.png
Частота падает, если потребляется больше, чем генерируется. Но генератор настроен так, что при падении частоты он генерирует больше мощности, а значит восстанавливает баланс и частота возвращается назад (точки Р0 и f0 на рисунке). И это работает именно за счет синхронной работы всех генераторов. Т.е. диспетчеру нужно только отметить, что увеличилась генерация, но генераторы сами, без участия человека, балансируют систему. Для постоянного тока такой системы нет, нужна еще одна система поверх для передачи данных в центр и из центра. А для объединенной энергосистемы это куча информации.
При всех недостатках переменной — там делать ничего не надо. Для ситуации ОЭС СССР генератор в Казахстане моментально реагировал на отключение генератора в Литве. Система проста и сверхнадежна. И да, СССР рекордсмен, у него был период 30 лет без отключений на этой системе, что говорит о ее высокой надежности (1975-2005, притом что собственно в 2005 было всего лишь отключение в Москве, система в остальном работала нормально).
MichaelBorisov
Понятно. Пока ждал вашего ответа, я примерно об этом и подумал. Действительно, проблема.
Ну что ж, я могу навскидку предложить следующее решение. Выключатели обычно устанавливаются на подстанциях рядом с трансформаторами. В случае энергосистемы на постоянном токе это будет не трансформаторная, а преобразовательная подстанция. Если трансформатор нельзя отключить низковольтным управляющим сигналом, он всегда работает, и поэтому приходится прибегать к размыканию силовой цепи под током — то в случае преобразователей постоянного тока имеется схема управления, генерирующая импульсы. Этой схеме управления можно подать команду, чтобы она остановила генерацию (или просто отключить от нее питание) — в результате преобразователь отключится. После этого можно воздушным выключателем спокойно размыкать линию как на входе, так и на выходе преобразователя — ток в ней к этому времени будет равен нулю.
Тут возможны возражения по поводу надежности такой схемы отключения — но ведь и выключатель переменного тока представляет собой сложную систему, в которой могут возникнуть отказы. Так что шило на мыло.
idiv
Учитывая, что никто такую систему до сих пор не внедрил, а продолжают развивать тему колебательного контура (это делают что АВВ, что Alstom), то что-то все таки мешает. Скорее всего надежность вашей системы хуже (нужна синхронная работа двух систем с синхронизацией в несколько миллисекунд), потому тут замена надежной системы на ненадежную.
MichaelBorisov
Может быть. Надо разбираться в теме.
Синхронизация тут не нужна. После отключения управляющей схемы преобразователя цепь фактически размыкается, как если бы в цепи переменного тока вдруг «исчез» трансформатор. После этого можно размыкать воздушный выключатель для пущей надежности, но делать это можно когда угодно (через любое время), ток в цепи уже не идет.
idiv
>Синхронизация тут не нужна.
А при замыкании на линии как действовать?
MichaelBorisov
Отключать преобразователь посредством передачи команды на схему управления или отключив питание схемы управления. Это само по себе прекратит передачу энергии через преобразователь. Что тут еще нужно? Что с чем вы думали синхронизировать?
idiv
>Этой схеме управления можно подать команду, чтобы она остановила генерацию (или просто отключить от нее питание) — в результате преобразователь отключится. После этого можно воздушным выключателем спокойно размыкать линию как на входе, так и на выходе преобразователя — ток в ней к этому времени будет равен нулю.
Если первая составляющая не сработает, то выключателем размыкать нельзя, ток ведь не нулевой. Потому эти две вещи надо синхронизировать, чтобы они срабатывали в правильном порядке.
MichaelBorisov
Отключение питание схемы управления не сработает? Но отключить питание низковольтной цепи значительно проще и надежнее, чем разомкнуть высоковольтный выключатель (пусть и на переменном токе).
Вы когда-нибудь изучали схему импульсного преобразователя напряжения?
Чтобы в таком преобразователе шла передача энергии — необходима активная работа схемы управления. Если эту схему отключить или заблокировать — то преобразователь не даст ток на выходе. В отличие от простого трансформатора переменного тока, который нельзя отключить и который работает всегда.
Смотрите мой комментарий ниже по поводу возможной аварии с пробоем импульсного трансформатора — только в этом случае может потребоваться размыкание высоковольтной цепи под током.
Ну и для приведения в действие алгоритма размыкания цепи под током нужна не синхронизация — нужен алгоритм срабатывания аварийной защиты.
idiv
Скорее всего преобразователь просто сгорит при к.з.
Судя по статьям с IEEE единственное решение — это выключатель, так как для того же VSC просто нет возможности выключать по другому. Ведь система предусматривает несколько линий в разные стороны, а не схему НН-преобразователь-ВН-преобразователь-НН, по деньгам переменный выходит в таком лучае дешевле.
MichaelBorisov
Трансформатор тем более сгорит. У преобразователя может быть быстродействующая защита.
Приведите пожалуйста ссылку.
Если рассматривать преобразователь из постоянного тока в постоянный — то там обязательно будет возможность отключения его действия. Дело в том, что такое преобразование производится, грубо говоря, путем преобразования постоянного тока в переменный (импульсы), и генерируются эти импульсы внутренней схемой преобразователя, которую можно отключить. Нет импульсов — нет передачи энергии.
idiv
>Трансформатор тем более сгорит.
Там выключатели стоят для переменного тока, которые более быстродействующие. Может вы удивитесь, но после к.з. в сетях переменного тока трансформаторы выживают.
>Приведите пожалуйста ссылку.
ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=5686894
MichaelBorisov
Ок, я почитал ссылки, действительно, VSC по-другому выключить нельзя. Но это же преобразователь из переменного тока в постоянный. При электрификации на постоянном токе (а не на участках перехода AC-DC) будет применяться другая архитектура — преобразователи DC-DC. Их точно можно отключить. Там нет таких элементов, которые будут пропускать энергию с входа на выход при отключенной генерации импульсов.
idiv
Еще одна статья, посвежее:
ieeexplore.ieee.org/xpl/abstractCitations.jsp?arnumber=6342371
Там или медленно или малый ток. Лучшее, это 12 кА (теоретически 16 кА, но в будущем) при возможном до 20 кА для рассматриваемого случая (сеть из 4 узлов, связанная линиями постоянного тока). В статье указано, что на сегодня не разработано ни одной удовлетворительной системы противодействия токам к.з. в линиях постоянного тока, в особенности для системы с несколькими узлами. Еще и рост потерь, при применении некоторых подходов, в нормальном режиме работы.
Также указано, что возможно придется смириться с отключениями части сети большей, чем в сегодняшней ситуации, что несколько глупо с точки зрения надежности. Теряется весь смысл перехода на постоянный ток.
MichaelBorisov
Что тут сказать — вы рассматриваете преобразователи из переменного тока в постоянный, а при электрификации на постоянном токе переменный ток будет мало где встречаться (возможно, на генераторах только), поэтому важнее было бы рассмотреть работу преобразователя из постоянного тока в постоянный с трансформаторной развязкой.
Отключение такого преобразователя не представляет никаких проблем, а наличие трансформатора позволяет дополнительно облегчить преобразование напряжения. Сам трансформатор имеет меньшие габариты и массу, чем традиционные для систем переменного тока, за счет использования более высокой рабочей частоты.
idiv
Какие преобразователи? Там система постоянного тока и рассматривается отключение сегмента этой сети.
MichaelBorisov
Преобразователь в системе постоянного тока обязательно присутствует либо как источник энергии, либо как ее приемник. Как вы себе представляете провода (лэп), не связанные с преобразователями?
Или вы имеете в виду параллельное ответвление? Типа один преобразователь — источник, потом лэп, потом точка разветвления, и от нее расходятся лэп к приемникам?
idiv
Конкретно пример в статье.
Вот рисунок:
habrastorage.org/files/22e/34f/a6a/22e34fa6a97c41a68f44a07891760348.png
(Источник Bucher, Walter, Pfeiffer, Franck " Options for ground fault clearance in HVDC offshore networks" ieeexplore.ieee.org/xpl/abstractCitations.jsp?arnumber=6342371)
Там от генераторов/систем стоят выпрямители и дальше вся сеть из 4-х узлов и 3 двухцепных линий на постоянном токе. Это простейшая система. И в ней при к.з. на линии нужно отключать именно эту линию, а не гасить все. Так вот с отключением поврежденного фрагмента и проблема. Не получается даже по теоретическим изысканиям.
>Как вы себе представляете провода (лэп), не связанные с преобразователями?
Вы схему электроподстанции когда-нибудь видели? Вы предлагаете, если там отходит 10 линий и к.з. на одной, гасить все 10?
MichaelBorisov
В приведенных вами же статьях хоть и описаны проблемы с отключением, но 1) нигде не говорится, что они в принципе нерешаемые; 2) предлагаются решения.
Как вы можете интерпретировать статьи, что будто бы нет способов отключения, если в статьях как раз и рассматриваются такие способы, а также рассматриваются реальные энергосистемы на постоянном токе?
Если вы хотите показать на специфику конкретной схемы — то давайте рассмотрим схему.
Что вы имеете в виду? Что к преобразователю (источнику) параллельно подключено 10 линий?
Как вариант, я могу предложить сделать преобразователь с 10 выходами, которые могут отключаться (путем остановки генерации импульсов) индивидуально.
Быть может, решения с колебательными контурами и другие «некрасивые» решения, которые были описаны в приведенных вами статьях — они просто дешевле, чем те варианты, которые предлагал я в комментариях. Например: я предлагал использовать преобразователи с импульсными трансформаторами, а в ваших статьях рассматриваются преобразователи без таких трансформаторов. Без трансформаторов появляются проблемы с выключением, да, но с трансформаторами получается дороже. Вероятно, развитие данной технологии идет по пути минимизации издержек вот таким вот образом, но при необходимости (если не найдется более легких способов решить технические проблемы) есть и «тяжелая артиллерия» вроде приведенных мной решений. Нерешаемых технических проблем здесь нет. Вопрос исключительно в экономике и разработке технологий, которые до сих пор не разработаны по причине того, что эта область только сейчас начала развиваться.
MichaelBorisov
Дополнение к предыдущему сообщению.
Размыкать линию под током может потребоваться в случае отказа преобразователя с пробитием между обмотками используемого в нем трансформатора. В этом случае отключение управляющей схемы не поможет разорвать цепь. В таком случае описанные вами схемы с колебательным контуром могут выступать в роли аварийных систем, которые будут срабатывать только в случае серьезных отказов преобразователя. В таком случае приемлемы какие-то повреждения оборудования при их срабатывании, т.к. уже и без того имеются серьезные отказы оборудования. Одним блоком больше, одним меньше… А штатное отключение не требует разрыва силовой цепи под током.