Большая Советская Энциклопедия (ПЕ)

Большая Советская Энциклопедия

Одной из основных характеристик электропередачи является её пропускная способность, то есть та наибольшая мощность, которую можно передать по ЛЭП с учётом ограничивающих факторов: предельной мощности по условиям устойчивости, потерь на корону, нагрева проводников и т.д. Мощность, передаваемая по ЛЭП переменного тока, связана с её протяжённостью и напряжениями зависимостью

,

где U₁ и U₂ — напряжения в начале и в конце ЛЭП, Z_c — волновое сопротивление ЛЭП, a — коэффициент изменения фазы, характеризующий поворот вектора напряжения вдоль линии на единицу её длины (обусловленный волновым характером распространения электромагнитного поля), l — протяжённость ЛЭП, d — угол между векторами напряжения в начале и в конце линии, характеризующий режим электропередачи и её устойчивость. Предельная передаваемая мощность достигается при d = 90°,

когда sind = 1. Для воздушных ЛЭП переменного тока можно приближённо считать, что максимальная передаваемая мощность примерно пропорциональна квадрату напряжения, а стоимость сооружения ЛЭП пропорциональна напряжению. Поэтому в развитии электропередач наблюдается тенденция к увеличению напряжения как к главному средству повышения пропускной способности ЛЭП. Предельные значения напряжении ЛЭП, связанные с возможными перенапряжениями , ограничиваются изоляцией ЛЭП и электрической прочностью воздуха (см. Высоких напряжений техника ). Повышение пропускной способности ЛЭП переменного тока возможно и путём усовершенствования конструкции линии, а также посредством включения различных компенсирующих устройств . Так, например, на ЛЭП напряжением 330 кв и выше используется «расщепление» проводов в каждой фазе на несколько электрически связанных между собой проводников; при этом индуктивное сопротивление линии уменьшается, а ёмкостная проводимость увеличивается, что ведёт к снижению Z_c и уменьшению а . Одним из способов повышения пропускной способности ЛЭП является сооружение «разомкнутых» линий, у которых на опорах подвешиваются провода двух цепей таким образом, что провода разных фаз оказываются сближенными между собой.

В электропередачах постоянного тока отсутствуют многие факторы, свойственные электропередачам переменного тока и ограничивающие их пропускную способность. Предельная мощность, передаваемая по ЛЭП постоянного тока, имеет большие значения, чем у аналогичных ЛЭП переменного тока:

,

где Е_в — напряжение на выходе выпрямителя, R_a — суммарное активное сопротивление электропередачи, в которое, кроме сопротивления проводов ЛЭП, входят сопротивления выпрямителя и инвертора. Ограниченность применения электропередач постоянного тока связана главным образом с техническими трудностями создания эффективных недорогих устройств для преобразования переменного тока в постоянный (в начале линии) и постоянного тока в переменный (в конце линии). Электропередачи постоянного тока перспективны для объединения крупных удалённых друг от друга энергосистем. В этом случае отпадает необходимость в обеспечении устойчивости работы этих систем.

Качество электроэнергии определяется надёжной и устойчивой работой электропередачи, что обеспечивается, в частности, применением компенсирующих устройств и систем автоматического регулирования и управления (см. Автоматическое регулирование возбуждения , Автоматическое регулирование напряжения , Автоматическое регулирование частоты ).

Первая в мире электропередача, рассчитанная на длительную эксплуатацию, была построена в Петербурге в 1876 П. Н. Яблочковым для электрического освещения улиц. Д. А. Лачинов и М. Депре в 1880 теоретически обосновали возможность повышения напряжения для увеличения мощности и дальности передачи. Однако широкое использование электрической энергии в промышленности, теснейшим образом связанное с П. э. на расстояние, началось лишь после изобретения М. О. Доливо-Добровольским экономичного и относительно простого способа передачи электрической энергии трёхфазным переменным током. Со времени создания первых электропередач трёхфазного тока их напряжение возрастало в 1,5—2 раза примерно каждые 10—15 лет. Повышение напряжения давало возможность увеличивать расстояния и передаваемые мощности. В 20-х гг. 20 в. электроэнергия передавалась максимально на расстояния порядка 100 км, к 30-м гг. протяжённость ЛЭП увеличилась до 400 км, а к 70-м гг. длина ЛЭП достигла 1000—1200 км. Наряду с развитием электропередач переменного тока совершенствовалась техника П. э. постоянным током. В 1950 в СССР впервые в мире была введена в действие опытная кабельная линия постоянного тока Каширская ГРЭС — Москва напряжением 200 кв с пропускной способностью 30 Мвт. Накопленный опыт позволил в 1962—65 ввести в эксплуатацию межсистемную электропередачу постоянного тока (с воздушной ЛЭП напряжением 800 кв ) Волгоград — Донбасс пропускной способностью 750 Мвт. К 1974 в разных странах работало уже более 20 электропередач постоянного тока. В СССР в 1975—85 намечается строительство ЛЭП постоянного тока напряжением ±750 кв протяжённостью 2500—3000 км и в дальнейшем — электропередачи ± 1200 кв.

С 60-х гг. большое внимание уделяется разработке качественно новых электропередач. Таковы, например, «закрытые» электропередачи, выполняемые в виде замкнутых конструкций, заполненных электроизолирующим газом (например, SF₆ ), внутри которых располагаются провода высокого напряжения. Перспективны также криогенные (в дальнейшем, возможно, сверхпроводящие) ЛЭП. «Закрытые» и криогенные электропередачи особенно удобны для энергоснабжения потребителей в густонаселённых районах, например на территориях крупных городов. Кроме того, изучается возможность передачи энергии электромагнитными волнами высокой частоты по волноводам.

В энергоснабжении потребителей альтернативой П. э. на расстояние

является перевозка топлива. Сравнительный анализ показывает, что не всегда П. э. — наилучший способ энергоснабжения: например, при высокой калорийности угля (более 17—19 Мдж/кг ) более целесообразно перевозить его по железной дороге (при условии, что железная дорога уже построена); в ряде случаев оказывается предпочтительнее сооружать трубопроводы для подачи природного газа или нефти. Анализ энергосистем ряда стран позволяет выделить две основные тенденции их развития: приближение электростанций к центрам потребления в тех случаях, когда на территории, охватываемой объединённой энергосистемой, нет дешёвых источников энергии или когда ресурсы этих источников уже исчерпаны; сооружение электростанций вблизи дешёвых источников энергии и П. э. на расстояние, к центрам её потребления. Системы электро-, нефте- и газоснабжения должны сооружаться и эксплуатироваться в определённой координации между собой и образовывать единую энергетическую систему страны.

Лит.: Веников В. А., Дальние электропередачи, М.— Л., 1960; Совалов С. А., Режимы электропередач 400—500 кв. ЕЭС, М., 1967; Электрические системы, т. 3 — Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения, М., 1972.

В. А. Веников, Е. В. Путянин.

Передающая телевизионная трубка

Передаю'щая телевизио'нная тру'бка , электронный прибор, служащий для преобразования светового изображения в последовательность электрических импульсов — телевизионный видеосигнал .

П. т. т. является первым (входным) элементом телевизионного тракта, воспринимающим передаваемое изображение. П. т. т.— основной узел телевизионных передающих камер . Действие П. т. т. всех типов основано на фотоэффекте . При внешнем фотоэффекте преобразующим светочувствительным элементом (СЭ) П. т. т. служит фотокатод, который при освещении испускает электроны, при внутреннем — фоточувствительная мишень, изменяющая при освещении свою электропроводность. «Электрическое изображение» считывается с СЭ (обычно электронным лучом, последовательно обегающим все участки его поверхности, см. Телевизионная развёртка ) таким образом, чтобы (в соответствии с принятым телевизионным стандартом ) оно разложилось на несколько сотен строк, образующих телевизионный растр . При этом каждую строку можно рассматривать как последовательность отдельных элементарных участков изображения.

По способу формирования видеосигнала различают П. т. т. мгновенного действия и П. т. т. с накоплением заряда. В первых величина электрического сигнала, соответствующего данному элементарному участку передаваемого изображения, пропорциональна мгновенному значению (в момент передачи) локальной освещённости участка СЭ, во вторых — её интегральному значению за время, равное времени передачи всего изображения (одного кадра). В течение этого времени благодаря фотоэффекту заряжаются миниатюрные конденсаторы, образованные отдельными участками СЭ и так называемой сигнальной пластиной. Электронный луч системы развёртки изображения, разряжая конденсаторы, вызывает протекание в цепи сигнальной пластины тока видеосигнала.

П. т. т. любого типа должна обладать: достаточно высокой чувствительностью, определяющейся освещённостью, достаточной для формирования видеосигнала с удовлетворительным (³10:1) отношением сигнал/шум; определённой спектральной характеристикой СЭ (особенно — трубка для передачи цветных изображений); способностью передавать достаточное число (~ 10) ступеней градации яркости (полутонов); высокой разрешающей способностью (например, в вещательном телевидении 500—600 строк); малой инерционностью, обычно не превышающей периода кадровой развёртки и позволяющей формировать изображение движущихся объектов без заметных на глаз искажений; определённым видом зависимости амплитуды выходного сигнала от освещённости объекта (видом характеристики «свет — сигнал»). Кроме того, П. т. т. должна удовлетворять требованиям равномерности фона, отсутствия паразитных сигналов и т.д.

П. т. т. мгновенного действия, вследствие малой величины фототока от каждого участка СЭ, имеет недостаточную чувствительность для получения удовлетворительного видеосигнала при практически приемлемой освещённости СЭ. Чувствительность заметно увеличивается с применением в П. т. т. электронного умножителя . Это реализовано в диссекторе .

Использование метода накопления заряда теоретически должно увеличивать чувствительность П. т. т. в несколько сотен тыс. раз (например, в ~5x10⁵ раз при 625-строчном телевизионном растре). Однако первая из П. т. т. с накоплением заряда — иконоскоп имела чувствительность, в несколько десятков раз меньшую теоретической, главным образом из-за ненасыщенности фототока и использования для развёртки изображения пучка быстрых (с энергией >1 кэв ) электронов, вызывающих значительную вторичную эмиссию. Удовлетворительный сигнал получают при освещённости фотокатода в несколько десятков лк. Более полный отбор (насыщенность) фототока и развёртка пучком медленных (с энергией < 0,5 кэв ) электронов, падающих на СЭ нормально к его поверхности, позволили повысить чувствительность в несколько раз. Это реализовано в ортиконе , дающем удовлетворительное изображение при освещённости ~ 10 лк . Дальнейшее повышение чувствительности получено переносом электронного изображения в ускоряющем электрическом поле (с фокусировкой продольным магнитным полем) с фотокатода на мишень, располагаемую на некотором расстоянии от фотокатода и имеющую коэффициент вторичной эмиссии > 1. При этом заряд, накапливаемый на мишени, больше, чем на фотокатоде, и удовлетворительный сигнал получается при меньшей освещённости фотокатода. Это реализовано в супериконоскопе и в суперортиконе . Кроме того, в суперортиконе для усиления сигналов применено электронное умножение, что позволило получать удовлетворительный сигнал при освещённости фотокатода 10^{– 3} —10^{– 4}лк.