Преимущества линий передач постоянного тока следующие:
транспорт электроэнергии осуществлялся по двум проводам вместо трех (при переменном трехфазном токе), что позволяет сократить расход цветного металла на одну треть;
опоры линий постоянного тока при равных условиях также значительно легче, поскольку вес проводов уменьшается;
исчезают потери на перемагничивание проводов ввиду того, что постоянный ток не меняет направления;
передача мощности постоянным током может быть регулируема аппаратными средствами, что позволяет изменять перетоки мощностей в электросетях;
при соединении линиями передач энергетических систем или отдельных генерирующих источников генераторы могут работать в несинхронном режиме.
Линии передач постоянного тока имеют и серьезные недостатки:
наличие двух подстанций с преобразователями тока значительно удорожает электропередачу;
электропередачи постоянного тока действуют как транзитные, без отбора электроэнергии по пути.
На основе теоретических исследований, проектных расчетов и накопленного опыта при эксплуатации опытно-экспериментальных электропередач установлено, что экономически выгодная длина линий постоянного тока — от 1500 км и выше.
Напряженность топливно-энергетических ресурсов в европейской части страны со всей остротой поставит вопрос о транспорте энергетических ресурсов в первую очередь из Казахстана (Экибастузский бассейн) и Сибири (Канско-Ачинский бассейн).
Перевозка многозольных или влажных, углей в Центр по многим причинам неэкономична или крайне нежелательна. Единственно приемлемым транспортом энергоресурсов в этих условиях являются электропередачи.
Для практического решения проблемы передачи электроэнергии из Северного Казахстана Энергосетьпроектом разработан проект линии постоянного тока Экибастуз—Тамбов.
Напряжение линии электропередачи Экибастуз— Центр 1500 кВ (±750 кН), мощность передачи—около 6 млн. кВт, что позволяет передать в центральные районы более 36 млрд. кВт · ч в год. Технико-экономические параметры этой уникальной линии электропередачи постоянного тока обеспечивают ее эффективность и преимущества по сравнению с транспортом экибастуз- ских или кузнецких углей в Центр, а также замещающей мощности атомных электростанций современного уровня.
Коэффициент полезного действия линии с учетом потерь в преобразователях равен 85 %.
При соединении с помощью линии Экибастуз — Центр объединенных энергосистем Центра и Северного Казахстана за счет использования разницы во времени прохождения максимума нагрузок в объединенных энергосистемах будет получен так называемый межсистемный эффект, равный 1,4 ГВт. Другими словами, на указанную величину можно уменьшить размер резервных мощностей.
Стоимость топлива (руб/т условного топлива) с учетом транспортных расходов по экибастузскому, кузнецкому и донецкому углю для различных видов транспортирования составляет:
Перевозка по железной дороге:
Экибастузский уголь: 14—16,5 руб./т у. т.
Кузнецкий уголь: 18—22 руб /т у. т.
Донецкий уголь: 20—23,5 руб /т у. т.
Передача электроэнергии по линии Экибастуз — Центр 1500 кВ, 6 млн. кВт: 1:1—12 руб./т у. т.
Как видно из приведенных данных, 1 т условного топлива в Центре страны при передаче энергоресурсов в виде электрической энергии обходится значительно дешевле по сравнению с использованием любого вида твердого топлива.
Линии постоянного тока сверхвысокого напряжения, кроме передачи большого количества электроэнергии на дальние расстояния, в оптимальном сочетании с мощными электропередачами переменного тока будут играть в ближайшие 20—25 лет важную роль в дальнейшем формировании Единой электроэнергетической системы Советского Союза и в улучшении электроснабжения страны.
Линии постоянного тока напряжением до 2500 кВ в силу большей пропускной способности по сравнению с линиями переменного тока сверхвысокого напряжения в перспективе, видимо, смогут найти широкое применение для выдачи мощности в Единую электроэнергетическую систему Советского Союза от атомных энергетических центров, которые, вероятно, будут строиться вдали от густонаселенных районов страны в связи с намечаемым внедрением атомных реакторов на быстрых нейтронах в комплексе с предприятиями ядерного топливного цикла.
Создание линий электропередачи постоянного тока напряжением 2500 кВ потребует решения ряда крупных научно-технических проблем. Необходимо провести комплекс исследований и разработку высоковольтного и преобразовательного оборудования, а также расчет режима электропередач постоянного тока напряжением 2200—2500 кВ. В этом аспекте проектные организации будут проводить технико-экономическое обоснование электропередачи постоянного тока на указанное напряжение и пропускной способностью от 12 до 40 млн. кВт. Предстоит также разработать технические требования к основному электрооборудованию на эти уровни напряжений и мощностей.
Линии постоянного тока, расчленяя объединения на несинхронно работающие энергосистемы, обеспечивают устойчивую их работу (кроме поврежденного района). Проблема поддержания устойчивости энергетических систем усложняется по мере увеличения их мощности и, по-видимому, достигнет критического уровня.
С повышением напряжения токи короткого замыкания возрастают, что еще больше осложняет борьбу с аварийными ситуациями.
Все указанные проблемы успешно решаются методом расчленения энергосистем путем вставок между ними линий электропередач постоянного тока.
Использование линий электропередачи и «вставок» постоянного тока при необходимости позволит наиболее рациональным способом осуществлять экспорт электроэнергии в зарубежные страны.
За последнее десятилетие в ряде стран сооружены или строятся ряд линий электропередач постоянного тока.
К настоящему времени за рубежом построено 10 линий электропередач постоянного тока общей пропускной способностью несколько более 6 млн. кВт.
В США введена в 1970 г. линия постоянного тока напряжением 800 кВ, протяженностью 1370 км для передачи электроэнергии от ГЭС в штате Орегон в энергетическую систему Лос-Анджелеса.
В Канаде для передачи электроэнергии от мощных ГЭС на севере страны до центров нагрузки в 1970— 1972 гг. сооружены две цепи линий постоянного тока напряжением 900 кВ, пропускной способностью более 1600 МВт, длиной 900 км.
В Африке в 1975 г. введена линия постоянного тока напряжением 1066 кВ от ГЭС Кабора-Басса (Мозамбик) до энергосистемы ЮАР, ее пропускная способность превышает 1900 МВт.
По имеющимся данным, в ряде стран мира к 1980 г. намечено соорудить ряд мощных линий электропередач постоянного тока.
