В россии ток постоянный или переменный ток: «Чем переменный ток отличается от постоянного?» – Яндекс.Кью

Содержание

404 page not found | Fluke

Talk to a Fluke sales expert

Связаться с Fluke по вопросам обслуживания, технической поддержки и другим вопросам»

What is your favorite color?

Имя *

Фамилия *

Электронная почта *

FörКомпанияetag *

Номер телефона *

Страна * United States (Estados Unidos)CanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosБеларусь (Belarus)Belgien/Belgique (Belgium)BelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia and HerzegovinaBouvet IslandBotswanaBrasil (Brazil)British Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicČeská republika (Czech Republic)ChadChile中国 (China)Christmas IslandCittà Di VaticanCocos (Keeling) IslandsCook IslandsColombiaComorosCongoThe Democratic Republic of CongoCosta RicaCroatiaCyprusCôte D’IvoireDanmark (Denmark)Deutschland (Germany)DjiboutiDominicaEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEspaña (Spain)EstoniaEthiopiaFaroese FøroyarFijiFranceFrench Southern TerritoriesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGhanaGilbralterGreeceGreenlandGrenadaGuatemalaGuadeloupeGuam (USA)GuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelIslas MalvinasItalia (Italy)Jamaica日本 (Japan)JordanKazakhstanKenyaKiribati대한민국 (Korea Republic of)KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMéxico (Mexico)MicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMonserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNederland (Netherlands)Netherlands AntillesNepalNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorge (Norway)Norfolk IslandNorthern Mariana IslandsOmanÖsterreich (Austria)PakistanPalauPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPerú (Peru)PhilippinesPitcairn IslandPuerto RicoРоссия (Russia)Polska (Poland)Polynesia (French)PortugalQatarRepública Dominicana (Dominican Republic)RéunionRomânia (Romania)RwandaSaint HelenaSaint Pierre and MiquelonSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and The GrenadinesSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSchweiz (Switzerland)SenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and The South Sandwich IslandsSouth SudanSri LankaSudanSuomi (Finland)SurinameSvalbard and Jan MayenSverige (Sweden)SwazilandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTokelauTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTürkiye (Turkey)TurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)VenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaWestern SamoaYemenZambiaZimbabwe

Почтовый индекс *

Интересующие приборы

iGLastMSCRMCampaignID

?Отмечая галочкой этот пункт, я даю свое согласие на получение маркетинговых материалов и специальных предложений по электронной почте от Fluke Electronics Corporation, действующей от лица компании Fluke Industrial или ее партнеров в соответствии с политикой конфиденциальности.

consentLanguage

Политика конфиденциальности

Патогенез электротравмы / КонсультантПлюс

Патогенез электротравмы

Поражающее действие электричества на организм зависит от напряжения, силы тока, вида тока (постоянный или переменный), сопротивления, пути прохождения тока, продолжительности контакта и состояния организма человека. Ток напряжением 500 — 1000 В, как правило, приводит к глубоким ожогам, а напряжением 110 — 220 В обычно вызывает мышечный спазм во время воздействия — тетанию. Токи высокого напряжения (тысячи вольт и более), когда в месте контакта возникает дуговой разряд (вольтова дуга), не приводят к смерти: происходит обугливание кожи и подлежащих тканей, вызывающее резкое увеличение их сопротивления и снижение силы тока. Переменный ток напряжением до 500 В опаснее постоянного, при напряжении около 500 В переменный и постоянный токи опасны в одинаковой мере, а при напряжении свыше 1000 В становится более опасным постоянный ток [4].

Молния является огромным по напряжению (миллионы вольт) и силе тока (более десяти тысяч ампер) разрядом атмосферного электричества.

Электрический ток действует как местно, повреждая ткани в местах прохождения, так и рефлекторно. При контактном или дуговом поражении электрический ток, преодолев сопротивление кожи и подкожной жировой клетчатки, проходит по пути наименьшего сопротивления, т.е. по тканям, обладающим хорошей электропроводимостью, от места входа к месту выхода из тела вдоль возникающей в организме электрической цепи, образуя так называемую петлю тока. Для низковольтного напряжения обычно характерна одна петля тока. Самые опасные пути идут через сердце и органы дыхания. Наиболее часто на практике встречаются пути «рука-рука» (до 40% от всех видов поражения) и «рука-нога» (до 35%). В таких ситуациях погибают 80% пострадавших, так как такое воздействие практически всегда поражает сердце, приводя к его фибрилляции [5].

При высоком напряжении ток проходит через ткани тела от источника (рана на входе) к земле (рана на выходе) по кратчайшему пути. Есть вероятность нескольких электрических каналов внутри тела, что приводит к множественным выходам тока.

Веерообразно распространяясь в организме в стороне от «петли», ток также подвергает любой орган риску электрического поражения.

Местное поражение тканей при электротравме проявляется в виде так называемых знаков (меток) тока, главным образом в местах входа и выхода тока. Чем выше напряжение электрического тока, тем тяжелее ожоги. Глубина поражения напрямую зависит от напряжения электротока — чем выше напряжение, тем тяжелее поражение. Электроожог образуется в результате специфического действия электротока путем превращения электрической энергии в тепловую в самих тканях, в отличие от прогревания тканей извне при термических поражениях. Имеется несоответствие величины видимого повреждения кожных покровов масштабам поражения глубжележащих структур, в первую очередь мышц.

Открыть полный текст документа

Дымоудаление на 24В или 230В?

Что такое постоянный и переменный ток. 


Переменный ток — силовой электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению ( в одном проводе идёт то плюс то минус с частой смены потенциалов 50 раз в секунду).  

Постоянный ток — слаботочный (безопасный) электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению (по одному проводу всегда идёт минус, по второму всегда идёт плюс) — при этом КПД у постоянного тока выше чем у переменного.


Почему чаще используется постоянный ток

Наиболее используемая схема для дымоудаления и компенсации воздуха в современных проектах. Для этих систем используют электроприводы с напряжением 24В постоянного тока, где управление (открывание/закрывание) осуществляется за счет смены полярности на клеммах. Наравне с этим слаботочными являются и сети АПС (автоматической пожарной сигнализации). Это оборудование обычно работает с выходным напряжением 12В. Для подключения блоков управления системы дымоудаления к АПС используют «сухой» нормально-замкнутый (NC) контакт. Для автономной работы на случай отключения основной сети блоки управления оснащаются аккумуляторами резервного питания на 24В постоянного тока.
 

Постоянный ток при равных прочих позволяет обеспечить максимальное усилие (мощность) привода, которая измеряется в Ньютонах (1Н = 1 кг*м/с2). Именно максимальное усилие привода имеет определяющую роль при подборе оборудования для вертикальных и, особенно, наклонных окон с учетом ветровых и снеговых нагрузок. При этом приводы с переменным током отличаются более высокой скоростью открывания/закрывания.

Если для клапанов и вытяжных вентиляторов с системах дымоудаления и подпора воздуха достаточно подать напряжение, то для приводов важно двухфазное (реверсное) управление. При этом подача напряжения для приводов должна быть ограничена по времени — т.е. после полного открывания окон и отработки концевых выключателей на приводах напряжение снимается.

Минусом систем с постоянным током 24В является потеря напряжения на длинных протяжках с большим количеством электроприводов на одном магистральном кабеле. В таких случаях приходится либо увеличивать сечение проводника, либо увеличивать количество блоков управления и протяжек, разделяя питание на группы.


Системы дымоудаления с переменным током

Такие системы существуют на рынке и самым главным преимуществом является отсутствие проблем с потерей напряжения при больших протяжках. Для таких систем используются стандартные электроприводы на 230В переменного тока и специальные шкафы управления, в основном немецких производителей. Значительная экономия достигается на проводке, в которой мы уже не учитываем потери напряжения т.к. они незначительны. Однако необходимо учитывать что стоимость шкафов управления значительно выше (в десятки раз) чем стоимость аналогичного оборудования на 24В постоянного тока. И, конечно, важнейшим условием для использования схем с переменным током является наличие автономного питания на объекте (электрогенераторы).

Данные системы наиболее актуальны для крупных промышленных и торговых объектов с большим количеством исполнительных устройств и большими протяжками.


Еще аргумент

При проектировании систем пожарной безопасности и дымоудаления главный акцент делается на гарантированной надежности всех элементов и сохранении их работоспособности в аварийной ситуации. Поэтому все системы оснащаются вторым контуром питания (аккумуляторы постоянного тока) с функцией подзарядки. При этом обеспечить аварийное питание переменного тока возможно только за счет генераторов, которые обычно работают на жидком топливе и используются для компрессоров, двигателей, вентиляционных клапанов, лифтов и прочего оборудования с напряжением питания до 1000В, необходимого только для эксплуатации зданий. 


Освоение ультравысокого напряжения – как основа для глобализации электроснабжения

С.П. Филиппов

УДК 621.315

Обобщен опыт освоения сверх- и ультравысокого напряжения в СССР, Китае и других странах мира. Показано, что технологическое лидерство в данной области перешло к Китаю. Рассмотрены перспективы дальнейшего развития технологий передачи электроэнергии на дальние расстояния. Сделан вывод о том, что в основном создана технологическая основа для формирования глобальной электроэнергетической системы.

Ключевые слова: электроэнергия, электропередача, переменный ток, постоянный ток, сверхвысокое напряжение, ультравысокое напряжение, глобализация электроснабжения, глобальная электроэнергетическая система.

S.P. Filippov

Mastering ultra-high voltage as – the basis for globalization of electricity supply

      Abstract. The experience of development of extra- and ultra-high voltage in the Soviet Union, China and other countries around the world was summarized. It is shown that the technological leadership in this field has moved to China. The prospects of further development of technologies for the transmission of electricity over long distances are considered. It is concluded that the technological foundation for the formation of the global power system is basically created.

     Keywords: electricity, electricity transmission, alternating current, direct current, super-high voltage, ultra-high voltage, globalization of electricity supply, global power system.

Введение

Формирование систем централизованного электроснабжения стало одним из важнейших результатов технологического развития энергетики в индустриальный период [1]. Их создание было обусловлено прежде всего концентрацией производства электроэнергии на крупных электростанциях (тепловых, атомных, гидравлических), расположенных вдали от центров энергопотребления. Сооружение таких электростанций было вызвано процессом укрупнения энергетического оборудования, в основе которого лежали экономические соображения. Единичная электрическая мощность энергоблоков тепловых и атомных электростанций достигла 1200-1500 МВт. В России была создана одна из крупнейших в мире Единая электроэнергетическая система страны (ЕЭС России), общая установленная мощность электростанций в которой на начало 2019 г. достигла 243,2 ГВт. Доля крупных электростанций (мощностью 1 ГВт и более) составляет в ней 63,7% в установленной мощности и 74,7% в производстве электроэнергии.

Переход экономики и общества в постиндустриальную фазу своего развития под воздействием новой технологической революции, по всей видимости, будет сопровождаться децентрализацией энергопотребления и смещением структуры спроса на энергию в сторону роста доли электроэнергии [2, 3]. Это, в свою очередь, в совокупности с освоением повсеместно доступных  возобновляемых источников энергии (ВИЭ), будет благоприятствовать развитию распределенной генерации.

В то же время имеются факторы, которые не только оставляют востребованными сложившиеся системы централизованного электроснабжения, но и могут потребовать их дальнейшего развития [4, 5]. В их числе можно отметить, во-первых, продолжение процессов урбанизации с быстрым ростом населения в мегаполисах, что ведет к концентрации электрических нагрузок в городах, во-вторых, сохранение в значительных объемах крупной промышленности и, в-третьих, освоение огромных высококачественных ресурсов ВИЭ в отдаленных районах (пустыни, побережья северных и дальневосточных морей и т.д.). Причем роль последнего фактора неуклонно возрастает по мере совершенствования технологий электрогенерации на базе ВИЭ. Все это формирует спрос на технологии передачи электроэнергии на дальние расстояния и создает экономически привлекательные условия для глобализации электроснабжения на их основе.

В таком случае электроэнергия получает шанс стать новым глобальным энергетическим продуктом и при определенных условиях занять нынешнее место нефти. Реальностью станет формирование глобального рынка электроэнергии. Ключевой технологией для создания глобальной электроэнергетической сети, видимо, станет передача электроэнергии постоянным током на ультравысоком напряжении (УВН).

Передача электроэнергии на ультравысоком напряжении

В международной практике к системообразующим сетям ультравысокого напряжения (ultra high voltage, UHV) относят линии электропередачи (ЛЭП) переменного тока напряжением 1000 кВ и выше и ЛЭП постоянного тока напряжением ±800 кВ и выше. Напряжение переменного тока от 330 до 1000 кВ и постоянного тока от ±400 до ±800 кВ считается сверхвысоким (extra high voltage, EHV). Более низкие уровни напряжения вплоть до 35 кВ относятся к классу высокого напряжения (high voltage, HV) [6]. Некоторые страны отступают от этой классификации.

ЛЭП переменного тока напряжением 500 кВ позволяют передавать около 1 ГВт электрической мощности. Их оптимальная протяженность по техническим и экономическим причинам не превышает 500 км. При повышении напряжения до 1000 кВт предаваемая мощность увеличивается до 4-5 ГВт, а протяженность – до 1000-1500 км.  У ЛЭП постоянного тока возможности выше. Посредством ЛЭП на напряжении ±500 кВ можно передать около 3 ГВт электрической мощности на расстояние около 1000 км, ЛЭП ±800 кВ – уже 6-9 ГВт на 2000-3000 км, а ЛЭП ±1100 кВ – вообще 12-15 ГВт на 5000-6000 км [7].

Ожидается, что переход на напряжение ±1100 кВ позволит снизить стоимость сооружения ЛЭП (на единицу передаваемой мощности), как это произошло при переходе с напряжения ±500 кВ на ±800 кВ. Тогда стоимость строительства ЛЭП снизилась на 28%. По оценке китайских специалистов, в настоящее время сооружение в Китае линейной части ЛЭП постоянного тока ±800 кВ обходится в среднем 5,88 млн юаней/км (около 880 тыс. долл./км) и каждой преобразовательной подстанции – в 7 млрд юаней (1,05 млрд долл.)  Для ЛЭП ±1100 кВ затраты в линейную часть составляют 7,6 млн юаней/км (около 1140 тыс. долл./км) и в каждую преобразовательную подстанцию – 9 млрд юаней (1,35 млрд долл.). Тогда при длине линии 2000 км и передаваемой мощности 6 ГВт по ЛЭП ±800 кВ и 12 ГВт по ЛЭП ±1100 кВ удельные капиталовложения в данные ЛЭП составят соответственно 477 и 415 долл./кВт, то есть переход на более высокое напряжение ведет к экономии примерно 15% капитальных затрат на каждую единицу передаваемой мощности. 

Основным назначением ЛЭП постоянного тока на УВН является передача больших объемов электроэнергии на дальние расстояния, а ЛЭП переменного тока на УВН – распределение полученной электроэнергии на большой площади. ЛЭП постоянного тока с напряжением ±800 кВ позволяют организовать трансрегиональные и трансграничные электрические связи, а ЛЭП с напряжением ±1100 кВ могут использоваться для создания континентальных и трансконтинентальных связей. ЛЭП ±1100 кВ по удельным энергопотерям (4-5% от передаваемой мощности) близки к сверхпроводящим линиям, но, видимо, намного дешевле [6]. Освоение в будущем напряжения ±1500 кВ и создание новых токопроводящих материалов со сверхнизким удельным электрическим сопротивлением вообще, видимо, решают все практически значимые проблемы с дальней передачей больших электрических мощностей. Тогда потребность в разработке для этих целей сверхпроводящих ЛЭП становится неочевидной.

Освоение ультравысокого напряжения в СССР

Следует отметить, что еще относительно недавно в числе мировых лидеров по разработке электротехнического оборудования на сверх- и ультравысокое напряжение был СССР [8, 9].  В стране в 1956 г. была введена в эксплуатацию ЛЭП переменного тока Куйбышевская ГЭС – Москва напряжением 400 кВ и протяженностью 815 км, которая в 1959 г. впервые в мире была переведена на напряжение 500 кВ. В 1961 г. завершилось сооружение второй длинной ЛЭП-500 кВ Сталинградская ГЭС – Москва. Уже к середине 1960-х годов общая протяженность ЛЭП-500 в стране превысила 8 тыс. км. В 1967 г. была введена в строй тестовая ЛЭП переменного тока напряжением 750 кВ Конаково – Москва длиной 87,7 км. В 1975 г. была сдана в промышленную эксплуатацию ЛЭП 750 кВ Ленинград – Конаково протяженностью 525 км. После чего началось их практическое применение, в основном для целей выдачи мощности крупных атомных электростанций. Тем не менее в России системообразующие функции и межсистемные связи до сих пор выполняют преимущественно ЛЭП 500 кВ.  Их суммарная протяженность превышает 40 тыс. км (в одноцепном исполнении), тогда как протяженность ЛЭП 750 кВ составляет около 4 тыс. км.

В 1977 г. было принято правительственное решение о сооружении уникальной ЛЭП переменного тока на напряжение 1150 кВ Сибирь – Казахстан – Урал (от Итата через Экибастуз до Челябинска) протяженностью 2344 км. Это была первая в мире ЛЭП УВН. К 1991 г. было завершено строительство основной части ЛЭП (от Барнаула до Челябинска), а к 1998 г. – оставшейся части (от Барнаула до Итата). Правда, на проектном напряжении 1150 кВ работали только участки Экибастуз – Кокчетав (с 1985 г.) и Кокчетав – Кустанай (с 1988 г.). При этом была обеспечена выдача мощности до 5,5 ГВт. Однако после 1991 г. вся ЛЭП была переведена на напряжение 500 кВ, прежде всего из-за возникших сложных технических проблем (в частности обеспечения грозозащиты линий), вызывающих частое отключение оборудования, а также резкого снижения спроса на электроэнергию. Только развал СССР не позволил их решить и лишил страну лидерства в данной области. Как отмечается в [4], в настоящее время оборудование класса 1150 кВ пришло в негодность, а производственная база для его выпуска утеряна. Во многом утеряна и научно-технологическая база.

Не менее впечатляющие успехи были в СССР и в освоении постоянного тока сверхвысокого напряжения. В 1950 г. была построена опытно-промышленная кабельная линия постоянного тока высокого напряжения Кашира – Москва. Это была передовая в то время  ЛЭП мощностью до 30 МВт, напряжением 200 кВ и длиной около 100 км. ЛЭП в разное время эксплуатировалась как биполярная при ±100 кВ и как монополярная при 200 кВ с обратным током в земле. ЛЭП была реализована на базе оборудования, предназначавшегося для немецкого проекта «Эльба» в Берлине и вывезенного из Германии в СССР после окончания Второй мировой войны в качестве репарации. Накопленный опыт был использован при разработке отечественного оборудования, проектировании и сооружении более мощных ЛЭП.

В 1962 г. была построена ЛЭП постоянного тока напряжением ±400 кВт Волгоградская ГЭС – Донбасс мощностью 720 МВт и длиной 473 км на основе ртутных выпрямителей полностью советского производства. Техническая сложность ртутных выпрямителей и неудобство в обслуживании, высокая стоимость, высокая аварийность из-за обратной дуги, низкая надежность – сдерживали развитие в СССР систем передачи электроэнергии постоянным током на высоком напряжении. Но уже  в 1969 г. были созданы первые отечественные тиристорные преобразователи. В 1978 г. на базе отечественного оборудования было начато строительство ЛЭП постоянного тока Экибастуз – Центр (до Тамбова) на рекордном напряжении ±750 кВ. Она должна была стать самой протяженной (2414 км) и самой мощной в мире (6 ГВт) на тот момент. Из-за распада СССР строительство завершено не было.

К настоящему времени все ЛЭП постоянного тока на территории России выведены из эксплуатации. Действующей осталась только вставка постоянного тока напряжением ±85 кВ и длиной около 200 м на подстанции в Выборге, объединяющая несинхронизированные электроэнергетические системы переменного тока России и Финляндии. В работе находятся 4 теристорных преобразователя мощностью 355 МВт каждый. Первый был введен в эксплуатацию в 1981 г., последний – в 2001 г. Суммарная  мощность вставки составляет 1420 МВт.

С сожалением приходится констатировать, что Россия во многом потеряла научно-технические и производственные компетенции в разработке технологий передачи электроэнергии на ультравысоком напряжении и выпуске соответствующего электросетевого оборудования. Между тем в СССР еще в 80-х годах прошлого века ставилась задача разработки электротехнического оборудования для ЛЭП напряжением 1500 кВ [8]. Учитывая перспективы развития систем централизованного электроснабжения, настоятельно требуется восстановление в стране в максимально короткие сроки соответствующих компетенций и производственной базы.

Опыт Китая в освоении УВН

Освоение УВН в Китае было обусловлено экономической необходимостью. Бурное развитие экономики требовало дополнительной электроэнергии. Страна богата углем и гидроэнергией, однако имеет место огромный дисбаланс между территориальным размещением энергоресурсов и центров энергопотребления. Около 76% запасов каменного угля находится на севере и северо-западе страны, 80% гидроресурсов – на юго-западе. Основные континентальные ресурсы ветровой энергии размещены в северной части страны. В то же время свыше 70% энергопотребления сосредоточено в Восточном и Центральном Китае. Расстояние между крупными базами энергоресурсов и центрами энергопотребления составляет около 1000-3000 км и более.

       Основным используемым топливом в Китае является каменный уголь, добыча которого в стране достигла фантастических 3,4 млрд т в год. На Китай сейчас приходится почти 45% от всей добычи угля в мире. Кроме того, страна ежегодно импортирует более 260 млн т угля, в том числе из России [10]. Неудивительно, что в Китае возникали жесткие инфраструктурные ограничения на перевозку огромных объемов угля и во многих городах сложилась крайне неблагоприятная экологическая обстановка. Количество дней с превышением природоохранных нормативов переваливало в них за 50%. Поэтому покрытие роста электропотребления за счет строительства в этих районах новых угольных электростанций стало просто невозможным. Выход был найден в производстве электроэнергии в отдаленных районах – в местах концентрации крупных гидроресурсов и вблизи угольных месторождений с передачей электроэнергии потребителям по ЛЭП ультравысокого напряжения [6].

В Китае первая ЛЭП переменного тока на напряжение 500 кВ была введена в строй в 1981 г., на напряжение 750 кВ – в 2005 г. и на 1000 кВ – в 2009 году. В 1989 г. была построена ЛЭП постоянного тока Гэчжоуба – Шанхай напряжением ±500 кВ, а в 2010 г. ЛЭП Сяньцзяба – Шанхай на ±800 кВ с передаваемой мощностью 6,4 ГВт. Все эти ЛЭП базировались на импортном оборудовании (в основном ABB и Siemens), проектировались и сооружались зарубежными компаниями. Правительством страны была поставлены задачи освоения УВН и перехода на отечественное оборудование, которые были успешно выполнены.

Основными составляющими успеха Китая в освоении ультравысокого напряжения стали развитие отечественной науки и техники в совокупности с трансфером зарубежных знаний и технологий и активным научно-техническим и технологическим заимствованием. Ключевую роль в этом сыграла мощная Государственная электросетевая корпорация (ГЭК). Она объединила разрозненные силы различных исследовательских групп и инженеров и приступила к разработке отечественного оборудования. Были созданы соответствующие научно-исследовательские организации и научно-производственные предприятия, проведены многочисленные научные конференции и научно-практические семинары с участием ведущих мировых разработчиков и производителей техники сверхвысоких и ультравысоких напряжений (ABB, Siemens, Areva, Toshiba, Mitsubishi и др.), организованы посещения китайскими специалистами зарубежных электротехнических центров и компаний. Очень эффективным оказалось привлечение к сотрудничеству по разработке новой китайской техники ведущих мировых специалистов, которым были созданы привлекательные условия.

В результате китайцам удалось в короткое время перенять накопленные в мире знания и имеющийся передовой опыт по передаче электроэнергии высоким и ультравысоким напряжением. Можно констатировать, что Китай выиграл в данной области глобальную «битву за мозги» и сейчас по праву гордится полученными результатами. Выдвинутый Китаем в свое время принцип «рынок в обмен на технологии» успешно сработал, и это дало такой поразительный результат. Было освоено производство электротехнического оборудования УВН, проектирование, сооружение и эксплуатация  ЛЭП на его основе.

На базе китайского оборудования в 2009 г. была введена в строй экспериментальная ЛЭП УВН Шаньси – Неньян – Цзинмэнь на переменном токе и напряжении 1000 кВ протяженностью 640 км. Она обеспечила стабильную пропускную способность 5 ГВт и в 2011 г. была принята в промышленную эксплуатацию. Полученный опыт открыл путь для сооружения в Китае ЛЭП переменного тока на УВН на базе отечественного оборудования.

Еще более впечатляющим является китайский опыт создания ЛЭП постоянного тока на УВН. В 2003, 2004 и 2007 годах в Китае с помощью зарубежных компаний и на основе самых передовых в мире технологий были построены три ЛЭП напряжением ±500 кВ и мощностью 3 ГВт каждая из Санься в Чанчжоу, Гуадун и Шанхай. Однако зарубежным компаниям было поставлено жесткое требование по локализации производства основного оборудования на китайских предприятиях и привлечении китайских специалистов к проектированию и сооружению ЛЭП. Поэтому уже при строительстве ЛЭП Санься – Шанхай степень локализации производства основного оборудования достигла 100% и управление проектом осуществляли китайские компании. В результате китайские производители оборудования быстро овладели технологиями передачи электроэнергии постоянным током на сверхвысоком напряжении. Был накоплен достаточный технический потенциал для реализации собственных проектов на базе отечественного оборудования.

На основе полученного опыта Китаем была самостоятельно спроектирована, разработана и построена экспериментальная ЛЭП постоянного тока на напряжение ±660 кВ Ниндун – Шаньдун. В 2010 г. была введена в эксплуатацию ЛЭП Сянцзяба – Шанхай длиной 1891 км с самым высоким в мире уровнем напряжения ±800 кВ, самым передовым техническим оснащением и самым большим уровнем передаваемой мощности (6,4 ГВт). С этого времени в Китае начинается эра сооружения ЛЭП постоянного тока на УВН с использованием собственного оборудования.

При освоении УВН китайскими специалистами реализованы многие технические нововведения. Так, в 2010 г. в Китае был успешно разработан первый повышающий трансформатор переменного тока, позволяющий генераторы мощностью 1 ГВт напряжением 27 кВ включать непосредственно в сеть УВН 1000 кВ. Прежде подключения осуществлялись путем двухступенчатой трансформации (27/500 и 500/1000 кВ), что требовало промежуточного трансформатора и усложнения схемы. Прорывом стало освоение производства мощных высоковольтных тиристоров – высокотехнологичных элементов силовой электроники с большой пропускной способностью, выдерживающих ультравысокое напряжение, достаточно простых и безопасных в эксплуатации и ремонте. В ЛЭП ±800 кВ сила тока достигает 4,5 кА и более, поэтому используются 6-дюймовые тиристоры с развитой системой охлаждения. Применение 12-пульсных преобразователей позволило существенно улучшить гармонические характеристики как на стороне постоянного, так и переменного тока, упростить фильтры, уменьшить площадь, занимаемую оборудованием и, как следствие, уменьшить стоимость строительства преобразовательных подстанций. В итоге Китай стал мировым лидером в разработке, производстве и использовании электросетевого оборудования на УВН, что открывает для него хорошие перспективы для крупномасштабного развития «зеленой» энергетики и выхода на мировые рынки с конкурентоспособной высокотехнологичной продукцией.

Ближайшей перспективой технологического развития в области передачи электроэнергии в Китае является промышленное освоение постоянного тока напряжением ±1100 кВ. Опыт сооружения и эксплуатации ЛЭП ±800 кВ показал, что для этого не существует непреодолимых технических препятствий. Уже начато строительство ЛЭП ±1100 кВ Zhundong – Southen Anhui протяженностью 3324 км. Целевые ориентиры технологического развития дальнего транспорта электроэнергии в Китае видят в освоении напряжения 1500 кВ на переменном и постоянном токе.

В КНР в настоящее время сооружены 8 ЛЭП на переменном токе напряжением 1000 кВ общей протяженностью около 5310 км и длиной отдельных линий от 240 до 1050 км при средней величине примерно 660 км. Кроме них в Китае сооружены 13 ЛЭП на постоянном токе напряжением ±800 кВ общей протяженностью около 22130 км. Средняя их длина составляет примерно 1700 км, а протяженность отдельных ЛЭП – от 1120 до 2410 км. Введется строительство еще четырех ЛЭП переменного тока на напряжение 1000 кВт общей протяженностью 970 км, а также двух ЛЭП постоянного тока, одна из которых на напряжение ±800 кВт длиной 1490 км, а вторая – ЛЭП +/-1100 кВ, о которой говорилось выше. Панируется довести протяженность ЛЭП УВН в стране до 400 тыс. км, а передаваемую с их помощью мощность до 400 ГВт, в том числе около 150 ГВт ЛЭП постоянного тока для трансрегиональной передачи электрической мощности с запада Китая на восток и с севера на юг [7].

Освоение сверх- и ультравысокого напряжения в других странах мира

Передача электроэнергии сверхвысоким и ультравысоким напряжением активно осваивается во многих странах мира. Прежде всего, это касается стран с большой территорией и значительным территориальным разнесением центров концентрации энергоресурсов и центров электропотребления.

Первая в мире промышленная ЛЭП переменного тока напряжением 735 кВ была сооружена в Канаде в 1965 г., на два года раньше ЛЭП-750 кВ Конаково – Москва в СССР. Развитие сети 735 кВ в восточной части энергосистемы Канады было вызвано необходимостью выдачи мощности крупных ГЭС на реках северо-запада провинции Квебек, удаленных на 1000 км от центров электропотребления. Было сооружено 6 магистральных ЛЭП-735 кВ. В восточной части страны широкое распространение получила сеть напряжением 500 кВ.

Освоение огромного гидроэнергетического потенциала северо-запада провинции Квебек и передача электроэнергии к Монреалю и в северо-восточные районы США потребовали сооружения ЛЭП постоянного тока. Начиная с 1972 г. и по 1990 г. было построено 7 таких линий напряжением ±450 кВ. Каждая из них способна передавать около 2 ГВт электрической мощности, и имеет протяженность около 1480 км. На базе данных ЛЭП была создана первая в мире многотерминальная электропередача постоянным током. Она имеет пять преобразовательных подстанций, из которых три расположены на территории Канады и две на территории США. В 2015 г. в Канаде были введены в строй две ЛЭП постоянного тока напряжением ±500 кВ и передаваемой мощностью 1 ГВт: Восточная Альберта (485 км) и Западная Альберта (350 км). Высоковольтное оборудование было поставлено компанией Siemens. В провинции Манитоба сооружается  ЛЭП постоянного тока Manitoba Bipol напряжением ±500 кВ, мощностью 2 ГВт и  протяженностью 1324 км, которая свяжет ГЭС на реке Нельсон с потребителями западного берега озера Манитоба.

В США развиваются две системы напряжений переменного тока: 115-230-500 кВ и 156-345-765 кВ. Первая ЛЭП 500 кВ была включена в работу в 1965 г., а ЛЭП 765 кВ – в 1969 году. Роль системообразующих и межсистемных связей выполняют ЛЭП 345-765 кВ. В 1970 г. была введена в строй Тихоокеанская электропередача постоянного тока (Path 65), простирающаяся на расстояние 1362 км вдоль западного побережья США из северо-западного штата Орегон (подстанция Celilo) к Лос-Анжелесу (подстанция Sylmar). После серии модернизаций пропускная способность ЛЭП достигла 3,1 ГВт, напряжение составляет ±500 кВ. Модернизация подстанций производилась на базе 12-пульсных преобразователей компании ABB и тиристорного оборудования компании Siemens. Кроме Тихоокеанской ЛЭП в США имеется еще ряд ЛЭП и около десятка вставок постоянного тока. Наиболее крупной является ЛЭП ±500 кВ (Path 27) из штата Юта (подстанция Intermauntine) в Калифорнию (подстанция Adelanto) мощностью 2,4 ГВт и длиной 785 км. Имеются проекты новых ЛЭП постоянного тока ультравысокого напряжения.

В Европе опорной считается сеть переменного тока напряжением 220-380 кВ. Сети более высокого напряжения не получили распространения. Это объясняется достаточно равномерным размещением в Европе электрических нагрузок и электростанций и высокой плотностью электрических сетей, обилие которых превратило территорию Европы в своеобразную «медную доску». В Европе имеется достаточно много относительно коротких линий постоянного тока напряжением ±500 кВ и менее, а также вставок постоянного тока, использующихся для целей объединения национальных электроэнергетических систем [11]. Существуют электрические связи постоянным током сверхвысокого напряжения между Финляндией и Швецией (±400 кВ, 500 МВт, 233 км, год ввода 1989 г. а также ±500 кВ, 800 МВт, 303 км, 2011 г.), Германией и Швецией (±450 кВ, 600 МВт, 262 км, 1994 г.), Данией и Германией (±400 кВ, 600 МВт, 170 км, 1996 г.), Швецией и Польшей (±450 кВ, 600 МВт, 245 км, 2000 г.), Италией и Грецией (±400 кВ, 500 МВт, 310 км, 2001 г.), Англией и Голландией (±450 кВ, 1000 МВт, 245 км, 2010 г.), Данией и Норвегией (±500 кВ, 700 МВт, 244 км, 2015 г.) и др. С 1986 г. функционирует первая в мире мультитерминальная система постоянного тока Италия – Корсика –Сардиния (±200 кВ, 200 МВт, 483 км). Бурное развитие электрогенерации на базе ВИЭ на севере Европы настоятельно требует переброски больших объемов электроэнергии в центральные и южные регионы. Этим предрекается масштабное развитие сети постоянного тока в Европе, в основном на напряжении от ±400 до ±500 кВ.

Интенсивное электросетевое строительство на основе ЛЭП сверхвысокого напряжения ведется во многих странах Азии, помимо Китая. Основой системообразующей сети Японии являются ЛЭП напряжением 275 и 500 кВ, а Южной Кореи – 345 кВ. В то же время в Японии в 1993 г. была введена в строй ЛЭП переменного тока напряжением 1000 кВ, связавшая АЭС Касивадзаки с Токио, а в Южной Корее с 2004 г. эксплуатируется ЛЭП переменного тока 765 кВ. Основной их задачей является выдача мощности крупных АЭС.

 В Индии сооружаются мощные ЛЭП постоянного тока с целью освоения гидроэнергетического потенциала горных районов севера страны и передачи мощности крупных ГЭС в густонаселенные южные районы. С 1990 г. введено в эксплуатацию 5 ЛЭП ±500 кВ передаваемой мощностью от 1,5 до 2,5 ГВт и протяженностью от 750 до 1450 км. До 2000 г. основным поставщиком оборудования для них была компания ABB, а после 2000 г. им стала компания Siemens. Несколько ЛЭП постоянного тока имеется в Австралии, в том числе самая длинная в мире кабельная линия Basslink ±400 кВ протяженностью 370 км и передаваемой мощностью 500 МВт.

Мощные электроэнергетические системы формируются в Южной Америке, прежде всего в Бразилии и Аргентине. Наивысшее напряжение электрических сетей переменного тока в Бразилии составляет 765 кВ. Имеются также сеть линий 500 кВ, отдельные линии 400 кВ и сеть 345 кВ. В Аргентине развивается сеть переменного тока напряжением 500 кВ. Суммарная протяженность соответствующих ЛЭП в стране превысила 10 тыс. км. Освоение имеющегося гигантского гидроэнергетического потенциала стимулировало сооружение на континенте мощных ЛЭП постоянного тока.  

В Бразилии эксплуатируются две линии электропередачи постоянного тока напряжением ±600 кВ и предаваемой мощностью 3,15 ГВт каждая, связавших одну из крупнейших в мире ГЭС Итайпу с районом  Сан-Паулу. ЛЭП введены в эксплуатацию в 1984 и 1987 гг. и имеют протяженность 785 и 805 км соответственно. В 2013 г. введены в строй две ЛЭП постоянного тока Rio Madeira напряжением ±600 кВ. Предаваемая мощностью каждой из них составляет 3,15 ГВт, а протяженность – 2375 км. Они связали ГЭС на реке Мадейра в бассейне Амазонки с центрами электропотребления в районе Сан-Паулу. Оборудование для данных ЛЭП было поставлено компаниями ABB и Alstom.

В конце 2017 г. завершилось строительство ЛЭП постоянного тока Xingu – Estreito напряжением ±800 кВ, передаваемой мощностью 4 ГВт и протяженностью 2076 км. Это, видимо, первая за пределами Китая промышленная линия постоянного тока ультравысокого напряжения. Она предназначена для передачи мощности ГЭС Belo Monte, сооружаемой на реке Хингу в бассейне Амазонки на севере Бразилии, в густонаселенные юго-восточные районы страны. Минимальная гарантированная мощность ГЭС Belo Monte состаляет 4,57 ГВт.

На пороге взрывного роста электропотребления и, соответственно, электросетевого строительства стоит африканский континент. Многими странами уже освоено сверхвысокое напряжение. В Египте используются сети переменного тока напряжением 500 кВ, в ЮАР – 400 кВ, в Нигерии, Замбии, Зимбабве и некоторых других странах – 330 кВ, в прочих странах – 220-230 кВ. Огромный гидроэнергетический потенциал экваториальной Африки, также как и в Южной Америке, создал основу для сооружения длинных ЛЭП постоянного тока для передачи электрической мощности в удаленные центры потребления. Мозамбик и ЮАР связывает ЛЭП постоянного тока Cahora Bassa (±533 кВ, 1920 МВт, 1420 км), введенная в строй в 1979 г. и реконструированная в 2014 году. В Конго с 1982 г. действует ЛЭП постоянного тока Inga – Shaba (±500 кВ, 1120 МВт, 1630 км, в 2014 г. она была реконструирована). В Намибии с 2010 г. функционирует ЛЭП постоянного тока Caprivi Link (±350 кВ, 300 МВт, 950 км). Для связи энергосистем Эфиопии и Кении сооружается ЛЭП постоянного тока напряжением ±500 кВ (мощность 2000 МВт, длина 1045 км). Основным поставщиком электротехнического оборудования для африканских ЛЭП постоянного тока является компания ABB.

Развитие технологий электропередачи постоянным током на УВН

Расширение использования в мире передачи электроэнергии постоянным током обусловлено их важными преимуществами, в частности, высокой пропускной способностью, низкими потерями энергии, более простыми конструкциями опор, меньшей шириной полосы отчуждения, что приобретает особую важность в районах с дорогой землей. Равномерное распределение напряжения по длине линии не требует установки устройств поперечной компенсации.

Особый интерес представляют кабельные линии постоянного тока УВН. В них проще обеспечивать УВН, высокую плотность тока, большую передаваемую мощность, низкие потери. Емкостной ток в них не является ограничением для дальности передачи. Поэтому они могут найти широкое применение для организации глубоких вводов мощности в крупные города, передачи электроэнергии по дну морей, в частности, для энергоснабжения отдаленных островов.

Однако, как показал опыт, передача электроэнергии постоянным током имеет и недостатки, которых, как показал опыт эксплуатации действующих ЛЭП, тоже немало [6]. Большинство из них связано со стадиями преобразования тока. Преобразовательные подстанции являются технически сложными и дорогими объектами. Сложной оказывается их эксплуатация. Тиристорные преобразователи потребляют значительные объемы реактивной мощности и вызывают появление высших гармонических составляющих. Поэтому на обоих концах ЛЭП требуется устанавливать фильтры переменного и постоянного тока, а также устройства компенсации реактивной мощности. Это усложняет эксплуатацию, увеличивает площади подстанций и ведет к их удорожанию.

Со значительными сложностями связано осуществление процедур коммутации оборудования ЛЭП постоянного тока. Во многом они обусловлены появлением и сложностью гашения дуги огромной мощности. Существенной является проблема загрязнения электротехнического оборудования вследствие притягивания пыли статическим электричеством. Это повышает требования к внешней изоляции. В системах с земляным контуром имеет место электрический контакт с подземными металлическими конструкциями и трубопроводами, резко возрастает скорость их электрохимической коррозии. Протекание постоянного тока в заземлении нейтрали вызывает дополнительное намагничивание сердечника и вибрацию трансформатора. Во многих местах из-за свойств грунта затруднительным становится выбор места для заземления.

Имеются серьезные системные проблемы. Аварии в системах переменного тока, сопряженных  с ЛЭП постоянного тока, неизбежно ведут к нарушению коммутации на преобразовательных подстанциях. Современное оборудование позволяет их минимизировать, но полностью исключить не может. Большую проблему представляет отбор мощности в промежуточных точках ЛЭП постоянного тока и, следовательно, создание многополюсных систем передачи электроэнергии постоянным током.        

В мире прилагаются значительные усилия для устранения недостатков данного способа передачи электроэнергии [6, 12, 13]. Разрабатываются новые технологии безопасного включения систем передачи электроэнергии постоянным током УВН в потребительские сети переменного напряжения, новые типы выключателей, новое оборудование защиты и управления в целях повышения устойчивости и надежности систем. Исключительная важность придается созданию новых технологий преобразования тока и напряжения. Появление новых типов приборов силовой электроники, в частности  IGBT-транзисторов – биполярных транзисторов с изолированным затвором (insulated-gate bipolar transistor), открывает возможности для использования в системах передачи электроэнергии постоянным током широтно-импульсной модуляции PWM (pulse-width modulation) и преобразователей напряжения VSC (voltage source converter). Некоторый опыт здесь уже имеется. Впервые возможности технологии VSC были продемонстрированы в 1997 г. на экспериментальной ЛЭП ±10 кВ, 3 МВт длиной 10 км. В 1999 г. был реализован более крупный коммерческий проект (ЛЭП ±80 кВ, 50 МВт, 140 км). В 2011 г. в Китае была осуществлена прокладка подводного кабеля с технологий VSC на остров Хайнань (ЛЭП ±30 кВ, 18 МВт) [6]. По мере разработки более мощных IGBT-транзисторов будут расширяться возможности их применения в сетях постоянного тока, в том числе УВН.

Для создания глобальной электроэнергетической сети нужны надежные  мультитерминальные технологии передачи электроэнергии постоянным током ультравысокого напряжения. Как было показано выше, до сих пор строились практически только двухконцевые ЛЭП, имеющие в своем составе линейную часть и две преобразовательные подстанции: входную (выпрямитель), преобразующую исходный переменный ток в постоянный, и выходную (инвертер), преобразующую постоянный ток в переменный, направляемый потребителям. Отбор мощности по трассе ЛЭП не предусматривался. Основной задачей таких ЛЭП была переброска больших мощностей из одного района в другой. В мультитерминальных (многоконцевых) системах передачи постоянного тока преобразовательных подстанций три и более. Они позволяют собирать и отбирать мощность по трассе ЛЭП и строить связанные сети постоянного тока. Однако в таких системах возникают сложные задачи распределения мощности между преобразовательными подстанциями в переходных режимах, проведения противоаварийных мероприятий, обеспечения приемлемого уровня надежности и др. Мультитерминальные системы пока не получили широкого распространения в мире. Однако исследования и разработки в данной области продолжаются и наиболее интенсивно они ведутся в Европе и Китае.

В Европе консорциумом из 39-ти партнеров был реализован четырехлетний проект Best Paths, выполнявшийся на средства 7-й Рамочной программы ЕС и завершившийся в сентябре 2018 г. [14]. Целью проекта стало создание новых сетевых технологий, необходимых для перехода от единичных линий постоянного тока к системам постоянного тока и их инкорпорации в существующие системы переменного тока.  Результаты проекта должны помочь в разработке необходимого для этого электросетевого оборудования и алгоритмов управления режимами его работы. Такие технологии требуются для эффективной интеграции удаленных электрогенерирующих установок на базе ВИЭ в существующие электроэнергетические системы. В Китае упор делается на разработке для этих целей мощных мультитерминальных систем передачи постоянного тока на УВН.

Стимулировать дальнейшее развитие технологий дальнего транспорта электроэнергии на ультравысоком напряжении будет рост спроса на них, прежде всего в целях освоения огромных высококачественных ресурсов ВИЭ, удаленных от центров потребления энергии. Это создает основу для создания глобальной электроэнергетической системы. Формирование такой системы, в свою очередь, приведет к взрывному росту спроса на электросетевое оборудование для электропередач сверх- и ультравысокого напряжения. Такое оборудование является наукоемким и высокотехнологичным. Его производство создает значительную добавленную стоимость и потому представляет интерес для бизнеса.

Научно-технические достижения Китая в области электротехники и экономическая мощь позволяют ему ставить амбициозные задачи по созданию глобальной электроэнергетической сети и взять на себя роль лидера в их реализации и, скорее всего, в последующем управлении [15]. Китай видит в этом хороший рынок для поставок оборудования китайской электротехнической промышленности, что должно загрузить ее заказами на многие десятилетия вперед. Для реализации этих идей и координации усилий по их реализации Китаем создана международная организация GEIDCO (Global Energy Interconnection Development and Cooperation Organization). Она пользуется политической поддержкой китайского правительства, а также научно-технической и финансовой поддержкой китайского бизнеса. 

Заключение

Технологическую базу для формирования глобальной электроэнергетической системы составят технологии дальней передачи электроэнергии переменным и  постоянным током на ультравысоком напряжении. Можно считать освоенным напряжение 1000 кВ и ±800 кВ. Сооружается ЛЭП с напряжением ±1100 кВ. Целевым ориентиром является освоение напряжения 1500 кВ. Мировым лидером в данной области стал Китай.

ЛЭП постоянного тока на УВН имеют низкие удельные энергопотери и вполне приемлемые экономические характеристики, позволяющие эффективно передавать большие объемы электроэнергии на дальние расстояния и создавать континентальные и трансконтинентальные связи. Областью применения ЛЭП переменного тока на УВН является эффективное распределение электроэнергии на большой площади. Активизацию спроса на технологии передачи электроэнергии на дальние расстояния можно связывать с массированным вовлечением в мировой топливно-энергетический баланс высококачественных ресурсов ВИЭ, расположенных в отдаленных районах, а также с вытеснением из него органических топлив с большими удельными выбросами парниковых газов, прежде всего угля, в рамках борьбы с глобальным изменением климата.

Китай активно продвигает проекты по созданию глобальной электроэнергетической системы на основе ЛЭП постоянного тока на УВН. Это создает основу для формирования мирового рынка электроэнергии, которая в таком случае может стать новым глобальным энергетическим продуктом и при определенных условиях занять нынешнее место нефти. 

России целесообразно присоединиться к проектам по созданию глобальной электроэнергетической системы, учитывая ее географической положение и богатство ресурсами возобновляемых видов энергии. Это открывает для нее новые возможности для создания крупномасштабной возобновляемой энергетики, а также развития высокотехнологичной электротехнической промышленности.

Страна во многом потеряла научно-технические и производственные компетенции в разработке технологий электропередачи на ультравысоком напряжении и выпуске соответствующего электросетевого оборудования. Учитывая огромный потенциальный рынок для такого оборудования, настоятельно требуется восстановление в максимально короткие сроки соответствующих компетенций и производственной базы.


[1] Сергей Петрович Филиппов – директор Института энергетических исследований (ИНЭИ) РАН, академик РАН, д.т.н., e-mail: [email protected]

[2] Sergey P. Filippov – Director of the Energy Research Institute of the Russian Academy of Sciences (ERI RAS), Academician of the RAS, Doctor of Engineering, e-mail: [email protected]

Какое напряжение Контактной Сети на железной дороге? Различие КС постоянного и переменного тока

В настоящее время РЖД использует два вида тока на электрифицированных участках железных дорог:

  • Постоянный ток (DC) напряжением 3 000 Вольт;
  • Переменный ток (AC) частотой 50 Гц и напряжением 27 000 Вольт.

На железных дорогах России еще исторически, и в наследие от Советского Союза, большинство участков пути для движения поездов являются электрифицированными. Длина путей, электрифицированных уже в наше время, неуклонно увеличивается, РЖД уже обеспечила полный переход на электровозную тягу Транссибирской магистрали, и теперь движение от Владивостока до Москвы осуществляется лишь за счет электрической энергии. Однако если попытаться проехать этот маршрут посредством тяги лишь одного единственного электровоза (за исключением двухсистемных электровозов), ничего из запланированного не получится. Такой локомотив просто встанет в местах смены действующего напряжения и тока в контактной сети.

Контактная сеть постоянного тока 3 кВольт

Контактная сеть постоянного тока

Исторически сложилось так, что первые электровозы, несшие службу в Сурамском перевале СССР, были предназначены для питания постоянным напряжением до полутора тысяч Вольт. Соответственно вся транспортная инфраструктура создавалась под постоянное напряжение, и дальнейшая разработка электровозов велась также под систему питания DC, а далее уже созданная инфраструктура играла ведущую роль в формировании технических требований для локомотивостроительных предприятий. Тем временем железные дороги развивались и, если пренебречь исторической точностью, так как наш материал не про историю, Московская железная дорога с некоторым количеством других железных дорог СССР, преимущественно в центральноевропейском районе, обзавелись инфраструктурой для питания электроподвижного состава DC. Только вот напряжение с 1,5 кВольт было увеличено до 3 кВольт.

Такое повышение было сделано не с проста. Все дело в объемах перевозок, точнее в их постоянном росте. Развитие отраслей народного хозяйства требовали от железных дорог постоянного увеличения пассажиро- и грузо- потоков, и электровозы должны были перевозить все больший и больший вес, а для этого нужны высокие значения силы тока (I, Ампер).

Профиль контактного провода

Исходя из законов электротехники мы знаем, что электрическая мощность равна произведению I и действующего напряжения, для повышения мощности электровоза нам нужно либо повысить количество Вольт, либо количество Ампер, ну или и то и другое. При действующем напряжении даже 3000 Вольт I должна постоянно расти, а это приводит к повышенному нагреву проводов, а значит контактный провод должен быть достаточного сечения. А еще DC чувствителен к длине проводящей линии: чем расстояние больше, тем заметнее сопротивление проводника съедает часть полезного напряжения. А еще исходя из высоких показателей Ампер при пробуксовке колес локомотива высок риск локального нагрева в месте контакта токоприемника с контактным проводом, что может вызвать прогорание последнего. Также есть и значительное ограничение по количеству одновременно движущихся составов на участке, обслуживаемом одной электроподстанцией, так как она должна выдавать сумму и без того высоких токов.

Минусы контактной сети постоянного тока

DC для нужд железнодорожного движения обладает сплошными недостатками, и однозначно является менее пригодным вариантом. На сегодняшний день вся электрификация железных дорог осуществляется только AC, за исключением уже исторически сложившихся инфраструктур под DC. Со временем, я думаю, все железные дороги в России перейдут на переменный ток, но пока существует огромное количество единиц подвижного состава, а это и электровозы и электропоезда, заточенных под «постоянку», что делает экономически нецелесообразным переход на «переменку» на таких дорогах.

Если обобщить уже сказанное, то электрификация постоянным током имеет следующие минусы:

  • Необходимость использования высоких значений I, для получения адекватной мощности;
  • Требуется размещение электропитающих подстанций на расстоянии 50 километров друг от друга, ведь на больших расстояниях сопротивление контактного провода заметно снижает действующее напряжение, что сразу сказывается на мощности;
  • Заметное снижение мощности на участках движения нескольких поездов, требующих высокой мощности;
  • Дороговизна инфраструктуры, необходимость использования контактного провода с большим сечением;
  • Высокое влияние токов Фуко на элементы инфраструктуры.

Из плюсов можно отметить лишь простоту устройства электроподвижного состава, простоту регулирования работы тяговых двигателей.

Контактная сеть переменного тока (AC)

Большинство железных дорог СССР, электрифицированных впервые после 1960-х годов, ну и современной России, работают на AC напряжением 27 кВольт промышленной частоты. Это очень удобное решение, когда электрическая энергия, получаемая на электростанциях в форме трехфазного переменного тока, пройдя простую трансформацию попадает непосредственно в контактную сеть. Таким образом из-за высокого напряжения итоговая мощность достигается меньшими значениями I, а также AC легко передавать на большие расстояния опять же из-за повышенного напряжения, а еще такой ток легко трансформировать. Однако устройство электроподвижного состава несомненно усложняется, по сравнению с составом DC. Теперь на электровозах должны устанавливаться трансформаторы и аппараты для преобразования действующего напряжения в пульсирующее или постоянное, для дальнейшего питания коллекторных тяговых электродвигателей, оборотами которых легко управлять.

Тяговые электроподстанции

В чем сложность работы от переменного тока

Тяговые электродвигатели, как главная движущая сила на электроподвижном составе, оборотами которых можно довольно просто управлять меняя напряжение, являются коллекторными и предполагают работу от постоянного тока. Таким образом мы получаем тот самый минус, который является преимуществом контактной сети AC: необходимость трансформации переменного тока в пульсирующий или постоянный, для управления тяговыми электродвигателями.

Существуют и более простые AC двигатели — асинхронные, которые применяются на вспомогательных машинах электровозов и электропоездов (мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы). Обороты этих двигателей зависят от частоты переменного тока, напомним в промышленной сети она равна 50-и Герцам. Существуют конечно электровозы, использующие подобные электродвигатели в качестве тяговых, однако изменение частоты процесс очень сложный, соответственно усложняющий конструкцию тяговых агрегатов и снижающий общую надежность.

Контактная сеть на железной дороге

Перспективы развития электроподвижного состава

На сегодняшний день из-за дороговизны текущей инфраструктуры и наличия огромного парка подвижного состава, переоборудовать дороги с постоянного на переменный экономически нецелесообразно, но вместо переоборудования контактной сети инженеры пошли другим путем.

Можно изменить подвижной состав — второй путь это создание электровозов двойного питания, способных работать и на постоянном и на переменном токе, причем переключение режимов работы на них максимально автоматизировано. На сегодняшний день такие машины не просто существуют на бумаге или в качестве опытных образцов, такие локомотивы успешно работают на благо РЖД — Электровозы двойного питания.

При подготовке материала использовалось: Марквардт К. Г. Контактная сеть. 4-е изд. перераб. и доп. Учеб. для ж.д. вузов.

Похожее

Чем переменный ток отличается от постоянного

В преддверии статьи о трансформаторах, мы решили устроить небольшой экскурс и выпустить две небольшие статьи по основным электротехническим определениям, которые плавно подведут нас к пониманию принципа действия трансформаторов. Ведь электричество и трансформаторы неразрывно связаны в своей истории, когда в связи с ростом передаваемых мощностей появилась потребность адаптировать мощность или напряжение под нужные пользователю параметры.

Что такое постоянный и переменный ток?

Постоянный ток не меняет своих показателей и направления движения. Встретить такой ток можно в самых обычных пальчиковых батарейках. Постоянный ток характеризуется непрерывным, направленным в одну сторону движением заряженных частиц, он практически никогда не используется в бытовых целях. Потому что передача такого тока на большие расстояния несёт за собой колоссальные потери и передавать его просто невыгодно. Поэтому, чтобы сделать электричество более дешевым и доступным, используют именно переменный ток.

Переменный ток — это ток, направление движения которого может меняться в процессе работы, равно как и его показатели. Поэтому для движения такого тока используется два полюса. Чаще всего их называют плюс и минус. Такой ток имеет частоту. Частота, это самое сложное для понимания, постараемся рассказать максимально просто. Начнем с того, что во всех бытовых сетях по всему миру используется периодический переменный ток. Именно эти самые пресловутые периоды и делают его переменным. Переменный ток имеет определённый период своих изменений. Периодом называется полный цикл всех изменений показателей тока. Как только заканчивается первый период, начинается следующий период и так до бесконечности. Один период равен одному Герцу, а частота тока измеряется в секунду. Общепринятая частота тока в России и большинстве стран Европы равна 50 Гц. В США и Канаде используют сети частотой 60 Гц, а в некоторых странах, например, в Японии, используют оба стандарта частоты. Это и позволяет току двигаться постоянно. Как только вы втыкаете вилку в сеть, вы замыкаете плюс и минус, и начинается движение тока.

Мы с вами разобрались, что такое постоянный и переменный ток, и какая между ними разница. Поговорили о том, что переменный ток имеет огромные потери при передаче на большие расстояния. В следующий раз расскажем про высоковольтное и низковольтное напряжение. Нам предстоит понять, как именно электричество попадает в наши квартиры.

Российская Электростимуляция: Первые эксперименты | Физиотерапия

440″> Введение

Электростимуляция широко используется в физиотерапии, а «русские токи» пропагандируются для увеличения мышечной силы. 1,2 Эта форма электростимуляции кажется нам наименее изученной с точки зрения физиологических эффектов. Российские токи — это переменные токи (AC) с частотой 2,5 кГц, которые модулируются импульсным сигналом с частотой 50 Гц с коэффициентом заполнения 50%. Стимул применяется в течение 10-секундного периода «включения», за которым следует 50-секундный период «выключения» или периода отдыха, с рекомендуемым временем воздействия 10 минут на сеанс стимуляции. 1 Утверждается, что этот режим стимуляции (так называемый режим «10/50/10»), применяемый один раз в день в течение нескольких недель, приводит к увеличению силы, но многие из этих утверждений кажутся анекдотичными. 3

Selkowitz 1 провел обзор экспериментальных данных в англоязычной литературе об увеличении мышечной силы с помощью русской электростимуляции. Он пришел к выводу, что есть убедительные доказательства увеличения мышечной силы, но мало доказательств того, что прирост силы был больше, чем при произвольных упражнениях или комбинации упражнений и электростимуляции. Он также отметил, что изученные им исследования, возможно, не обладали достаточной статистической мощностью, чтобы различать сравниваемые условия.Сельковиц также утверждал, что нет достаточных доказательств, чтобы отличить увеличение силы, произведенное с помощью российской электростимуляции (переменный ток «килогерцовой частоты»), от тех, которые производятся другими формами электростимуляции (например, низкочастотным однофазным импульсным током [ПК]).

Только несколько исследований 4–10 соответствующего характера были опубликованы после обзора Сельковица. 1 Delitto et al. 4 сообщили об эксперименте с одним субъектом, в котором использовался высококлассный тяжелоатлет, проходящий постоянные силовые тренировки, которому в ходе тренировки давали периоды русской электростимуляции.Заметные улучшения производительности, помимо тех, которые были измерены в результате тренировки, сопровождали периоды стимуляции. Делитто и др. 5 сравнили прирост силы, вызванный российской электростимуляцией, с приростом, полученным при произвольных упражнениях после операции на передней крестообразной связке. Группа с электрической стимуляцией показала более высокий прирост силы, чем группа, которая получала произвольные упражнения. Последующие исследования 6,7 восстановления силы после операции на передней крестообразной связке подтвердили ранее сделанные выводы и установили корреляцию между интенсивностью тренировки и величиной восстановления силы.Одно из исследований 6 также показало, что клинические (российские) стимуляторы были более эффективными, чем портативные устройства с батарейным питанием (однофазные ПК). К сожалению, исследователи не смогли установить, связана ли разница с типом тока или с неспособностью блока с батарейным питанием обеспечивать необходимую силу тока для всех испытуемых. Снайдер-Маклер и др. 8 сравнили максимальный электрически индуцированный крутящий момент (EIT) трех стимуляторов: российского токового стимулятора, интерференционного стимулятора, работающего на частоте 4 кГц, и низкочастотного двухфазного ПК-стимулятора.Интерференционный стимулятор производил меньший крутящий момент, чем две другие машины, но это могло быть связано с тем, что его максимальный выходной ток не был достаточно высоким для всех испытуемых. Самый высокий средний крутящий момент был произведен российским стимулятором, но разница между ним и низкочастотным стимулятором была незначительной. Laufer et al. 9 сравнили максимальные EIT, полученные с использованием модулированного переменного тока частотой 2,5 кГц с частотой 50 Гц, однофазного ПК с частотой 50 Гц и двухфазного ПК с частотой 50 Гц. Единственное различие было обнаружено между двухфазным ПК и 2.Переменный ток 5 кГц, при этом двухфазный ПК обеспечивает более высокий крутящий момент. Ward and Robertson 10 использовали модулированные токи 50 Гц и измерили максимальный EIT на разных частотах килогерц в диапазоне от 1 до 15 кГц. Максимальные ЭИП производились при токе 1 кГц. Сравнений с низкочастотным монофазным ПК не проводилось.

Наша цель в этой статье не состоит в том, чтобы переоценить доказательства испытаний, которые изучали увеличение силы с помощью российской электростимуляции. Обзор Сельковица 1 остается актуальным, и более поздние исследования, хотя и дополняют наши знания, не противоречат его выводам.Наша цель — представить и изучить новаторскую работу, которая была опубликована на русском языке 11,12 и которая, по нашему мнению, заложила основу для клинического использования российской электростимуляции. Сочетание англоязычных исследований и более ранних работ по русскому языку дает то, что мы считаем неопровержимым доказательством «русской стимуляции». Однако остаются вопросы, могут ли и в какой степени «русские токи» быть более эффективными, чем низкочастотный компьютер, для увеличения способности мускулов генерировать силу.

Мы считаем, что популярность российской электростимуляции в некоторой степени обусловлена ​​выступлением российского ученого д-ра Якова Коца 13 на конференции в 1977 году. Сообщается, что Котс выступал за режим стимуляции для увеличения мышечной силы, который, как он утверждал, был в состоянии для увеличения максимального произвольного сокращения (MVC) спортсменов высокого уровня до 40%. К сожалению, единственными подробностями работы Коца были краткие записи конференции, переведенные с русского языка и труднодоступные. 13 Selkowitz 1 отметил, что это информация из вторых рук и недокументированная.Другие авторы (в исследованиях, рассмотренных Selkowitz 1 ) цитировали тот же вторичный источник.

Позже доктор Котс участвовал в канадском исследовании воздействия электростимуляции в России. Испытуемыми были студенты колледжей, которые были спортсменами. 14 Результаты исследования опубликованы на английском языке. Насколько мы можем определить, сопровождающий его переводчик посоветовал Котсу, что он не может предоставить копии своих ранее опубликованных работ на русском языке или ссылки на них своим западным коллегам (Тейлор А.В., личное сообщение).В статье о канадском исследовании 14 , в котором Котс был соавтором, нет ссылок на его ранее опубликованные российские работы. Мы находим это озадачивающим и трудным для объяснения. Британская библиотека во время канадского исследования имела и до сих пор имеет подписку на русскоязычные журналы, в которых публиковался Котс. Детали исследования Коца были легко доступны, хотя и напечатаны на русском языке и расположены в Соединенном Королевстве. Тем не менее, похоже, была применена завеса секретности.

В этой статье мы довольно подробно опишем содержание двух ключевых русскоязычных публикаций 11,12 , содержащих оригинальные исследования, на которых основаны «русские течения». Они были получены из Британской библиотеки и переведены одним из авторов (NS).

457″> Увеличение мышечной силы с использованием схемы лечения «10/50/10»

Во второй части своего исследования Котс и Ксвилон 11 использовали однократное лечение «10/50/10», применяемое один раз в день или каждый второй день, и они отслеживали изменения крутящего момента и твердости мышц в течение 9 или 19 дней. .Перед каждым сеансом стимуляции измеряли крутящий момент и твердость мышц во время каждого из 3 MVC. Окружность конечности измерялась во время каждого MVC и после каждого MVC с расслабленным пациентом. Электроиндуцированный крутящий момент и приложенный ток также контролировались во время лечения. В таблице 1 приведены подробные сведения о 4 сериях испытаний.

Таблица 1.

Подробная информация о четырех сериях испытаний, проведенных Kots и Xvilon 11 Использование схемы лечения «10/50/10» a

9015 9015 0,4
Переменная . Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
Количество субъектов 11 10 8 8
Возраст (лет) 15–16 15–16 16–17
Мышца Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Трицепс surae
Стимуляция Один раз каждые 2 дня Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневносеансов лечения 9 9 19 19
EIT (% OfMVC)
SD 2,7 0,7 1,1 1,9
Диапазон 38,5–60,1 42,6–49,3 27.2–57,7 27,1–41,3
Твердость мышц (% от MVC)
9015 10814 108,0 10814 SD 0,3 0,5
Диапазон 104,0–110,0 105,0–111,0 106,0–109,0
9015 9015 0,4
Variable . Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
Количество субъектов 11 10 8 8
Возраст (лет) 15–16 15–16 16–17
Мышца Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Трицепс surae
Стимуляция Один раз каждые 2 дня Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневносеансов лечения 9 9 19 19
EIT (% OfMVC)
SD 2,7 0,7 1,1 1,9
Диапазон 38,5–60,1 42,6–49,3 27.2–57,7 27,1–41,3
Твердость мышц (% от MVC)
9015 10814 108,0 10814 SD 0,3 0,5
Диапазон 104,0–110,0 105,0–111,0 106,0–109,0
Таблица 1.

Подробная информация о четырех сериях испытаний, проведенных Котсом и Ксвилоном 11 Использование схемы лечения «10/50/10» a

9015 9015 0,4
Переменная . Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
Количество субъектов 11 10 8 8
Возраст (лет) 15–16 15–16 16–17
Мышца Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Трицепс surae
Стимуляция Один раз каждые 2 дня Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневносеансов лечения 9 9 19 19
EIT (% OfMVC)
SD 2,7 0,7 1,1 1,9
Диапазон 38,5–60,1 42,6–49,3 27.2–57,7 27,1–41,3
Твердость мышц (% от MVC)
9015 10814 108,0 10814 SD 0,3 0,5
Диапазон 104,0–110,0 105,0–111,0 106,0–109,0
9015 9015 0,4
Variable . Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
Кол-во субъектов 11 10 8 8
Возраст (лет) 15–16 15–16 16–17
Мышца Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Двуглавая мышца плеча Трицепс surae
Стимуляция Один раз в два дня Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневно Ежедневносеансов лечения 9 9 19 19
EIT (% OfMVC)
SD 2,7 0,7 1,1 1,9
Диапазон 38,5–60,1 42,6–49,3 27.2–57,7 27,1–41,3
Твердость мышц (% от MVC)
10814 108,0 10814 SD 10814 SD 0,3 0,5
Диапазон 104,0–110,0 105,0–111,0 106,0–109,0
04 Коты и 9000 были отмечены только значениями Xvilon 9000, хотя для котов и Xvil На долю MVC твердость мышц, измеренная с помощью устройства для вдавливания, всегда была выше, чем у MVC (Табл.1). Их вывод, основанный на измерениях твердости, заключался в том, что электрическая стимуляция создает большую силу в возбужденной мышце, чем при добровольном задействовании. Они предположили, что более высокие значения MVC были связаны с (автоматическим произвольным) задействованием синергетических мышц, которые не задействовались электрически. То есть измерения MVC отражают чистый эффект всех синергетических мышц, участвующих в сокращении. Значения твердости отражают вклад только мышцы непосредственно под измерительным устройством.

Котс и Ксвилон 11 далее наблюдали, что их испытуемые переносили все более высокие интенсивности стимулов в течение 9- или 19-дневного периода обучения и что имело место соответствующее прогрессивное увеличение EIT. Увеличение показано на рисунке 3. Также были обнаружены увеличения MVC и окружности конечностей. Результаты обобщены в Таблице 2 и графически изображены как часть Рисунка 4.

Рисунок 3.

Вариация максимально допустимой силы тока ( x ) и максимального электрически индуцированного крутящего момента (□) для 3 серий испытаний схемы лечения «10/50/10».Значения выражены в процентах от результатов первого испытания (день 1). Воспроизведено по книгам Коц и Ксвилон. 11

Рисунок 3.

Изменение максимально допустимой силы тока ( x ) и максимального электрически индуцированного крутящего момента (□) для 3 серий испытаний схемы лечения «10/50/10». Значения выражены в процентах от результатов первого испытания (день 1). Воспроизведено по книгам Коц и Ксвилон. 11

Рисунок 4.

Максимальное произвольное сокращение (MVC) (▪), изменение окружности конечности при расслабленной мышце (•) и изменение окружности конечности при создании MVC (○) в зависимости от продолжительности программы лечения (в днях). Значения выражены в процентах от начальных (исходных) измерений до электростимуляции. Результаты серии 4 (стимуляция трехглавой мышцы бедра) показывают высоту прыжка (), но не изменения окружности расслабленной конечности. Воспроизведено по книгам Коц и Ксвилон. 11

Рисунок 4.

Максимальное произвольное сокращение (MVC) (▪), изменение окружности конечности при расслабленной мышце (•) и изменение окружности конечности при создании MVC (○) в зависимости от продолжительности программы лечения (в днях). Значения выражены в процентах от начальных (исходных) измерений до электростимуляции. Результаты серии 4 (стимуляция трехглавой мышцы бедра) показывают высоту прыжка (), но не изменения окружности расслабленной конечности. Воспроизведено по книгам Коц и Ксвилон. 11

Таблица 2.

Общие изменения a максимального произвольного сокращения (MVC) и окружности конечности для четырех серий тестов, представленных Kots и Xvilon 11

После серии 32,5 4 1 9
Переменная . Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон .
Усилие MVC (кг) 6 3,5 21,6–32,0 25,3 1,4 17,7–33,0 28,8 2,8 18,7–36,7 57,5 ​​ 0,8 0,7 27,6–36,3 32,8 1,5 23,9–39,8 39,9 2,8 28,9–53,6 89,8 2,0 62.6–108,4
% изменение 27,0 3,9 12,0–52,9 29,8 2,4 19,3–40,6 38,4 3,6 30,0–76,0
Окружность конечности в расслабленном состоянии (см) 0,5 24,5–29,0 25,5 0,7 21,5–28,8 25,8 1,1 21,0–29,0 34,4 0,2 05 27,1 0,4 26,0–31,2 26,4 0,7 22,3–29,8 26,8 1,1 21,6–29,6 35,8 0,2 35.0–36,0
Изменение 0,7 0,5–1,6 0,9 0,6–1,6 1,0 0,5–1,3 1,4
Окружность конечности, с MVC (см)
0,5 27,0–32,0 28,2 0,9 24,0–32,9 28,8 1,1 23,0–32,0
28,5–33,9 29,1 0,9 24,5–33,7 30,1 1,1 24,1–33,3
Изменение 0,6–2,0 0,9 0,5–1,2 1,3 1,0–1,7
. После серии 32,5 4 1 9 В целом
Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон .
Усилие MVC (кг) 6 3,5 21,6–32,0 25,3 1,4 17,7–33,0 28,8 2,8 18,7–36,7 57,5 ​​ 0,8 0,7 27,6–36,3 32,8 1,5 23,9–39,8 39,9 2,8 28,9–53,6 89,8 2,0 62.6–108,4
% изменение 27,0 3,9 12,0–52,9 29,8 2,4 19,3–40,6 38,4 3,6 30,0–76,0
Окружность конечности в расслабленном состоянии (см) 0,5 24,5–29,0 25,5 0,7 21,5–28,8 25,8 1,1 21,0–29,0 34,4 0,2 05 27,1 0,4 26,0–31,2 26,4 0,7 22,3–29,8 26,8 1,1 21,6–29,6 35,8 0,2 35.0–36,0
Изменение 0,7 0,5–1,6 0,9 0,6–1,6 1,0 0,5–1,3 1,4
Окружность конечности, с MVC (см)
0,5 27,0–32,0 28,2 0,9 24,0–32,9 28,8 1,1 23,0–32,0
28,5–33,9 29,1 0,9 24,5–33,7 30,1 1,1 24,1–33,3
Изменение 0,6–2,0 0,9 0,5–1,2 1,3 1,0–1,7
03
Таблица 2. 9 Изменения Максимальное произвольное сокращение (MVC) и окружность конечности для четырех серий тестов, представленных Kots and Xvilon 11

2,8 26,4 Limb 90 см (окружность) 9
Переменная . Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон .
Усилие MVC (кг) 9015 –32,0 25,3 1,4 17,7–33,0 28,8 2.8 18,7–36,7 57,5 ​​ 0,8 47,6–70,6
После серии 32,5 0,7 27,6–36,3 32,8 1,5 28,9–53,6 89,8 2,0 62,6–108,4
% изменение 27,0 3,9 12,0–52,9 29,8 2.4 19,3–40,6 38,4 3,6 19,8–48,8 56,1 5,9 30,0–76,0
Окружность конечности в расслабленном состоянии (см)
До серии 26,4 0,5 24,5–29,0 25.5 0,7 21,5–28,8 25,8 1,1 21,0–29,0 34,4 0,2 33,0–35,0
После серии 27,1 27,1 0,7 22,3–29,8 26,8 1,1 21,6–29,6 35,8 0,2 35,0–36,0
Изменение 0.7 0,5–1,6 0,9 0,6–1,6 1,0 0,5–1,3 1,4 0,8–1,6
До серии 29.1 0,5 27,0–32,0 28,2 0,9 24,0–32,9 28,8 1,1 23,0–32,0
28,5–33,9 29,1 0,9 24,5–33,7 30,1 1,1 24,1–33,3
Изменение 0,6–2,0 0,9 0,5–1,2 1,3 1,0–1,7
. После серии 32,5 4 1 9
Ряд 1 . Ряд 2 . Ряд 3 . Ряд 4 .
X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон . X̅ . SD . Диапазон .
Усилие MVC (кг) 6 3,5 21,6–32,0 25,3 1,4 17,7–33,0 28,8 2,8 18,7–36,7 57,5 ​​ 0,8 0,7 27,6–36,3 32,8 1,5 23,9–39,8 39,9 2,8 28,9–53,6 89,8 2,0 62.6–108,4
% изменение 27,0 3,9 12,0–52,9 29,8 2,4 19,3–40,6 38,4 3,6 30,0–76,0
Окружность конечности в расслабленном состоянии (см) 0,5 24,5–29,0 25,5 0,7 21,5–28,8 25,8 1,1 21,0–29,0 34,4 0,2 05 27,1 0,4 26,0–31,2 26,4 0,7 22,3–29,8 26,8 1,1 21,6–29,6 35,8 0,2 35.0–36,0
Изменение 0,7 0,5–1,6 0,9 0,6–1,6 1,0 0,5–1,3 1,4
Окружность конечности, с MVC (см)
0,5 27,0–32,0 28,2 0,9 24,0–32,9 28,8 1,1 23,0–32,0
28,5–33,9 29,1 0,9 24,5–33,7 30,1 1,1 24,1–33,3
Изменение 0,6–2,0 0,9 0,5–1,2 1,3 1,0–1,7

Авторы Rapid большое увеличение производства силы. Они также отметили, что величина увеличения силы, по-видимому, зависела от количества сеансов стимуляции (в Таблице 2 сравните серии 1 и 2, где использовалось 9 сеансов лечения, с серией 3, где применялось 19 процедур).Казалось, не было большой разницы, проводилось ли лечение каждый день (серия 2 [9 сеансов]) или каждый второй день (серия 1 [9 сеансов]).

На рисунке 4 показан график MVC в зависимости от продолжительности программы лечения (в днях). На графике также нанесены изменения окружности конечности при расслабленной мышце и при создании MVC. И окружность, и значения MVC выражаются в процентах от начальных (исходных) значений до электростимуляции.

Коц и Ксвилон 11 утверждали, что увеличение способности мышцы генерировать силу может быть достигнуто двумя способами.Одним из способов является адаптация центральной нервной системы (ЦНС), при которой более высокий MVC производится за счет «обучения» ЦНС и адаптации модели возбуждения. В этом случае увеличение силы достигается за счет большего и более эффективного задействования мышечных волокон. Второе средство — наращивание физической массы мышцы для создания большей выходной силы при том же нервном входе. В этом случае мышечные волокна увеличиваются в размерах и увеличивается объем мышц. Увеличение окружности конечностей (и, следовательно, мышечной массы) происходило параллельно с увеличением мышечной силы, поэтому авторы пришли к выводу, что увеличение силы имело преимущественно периферическое происхождение.

Чтобы установить, способствовало ли тестирование MVC, которое было частью экспериментального протокола, увеличению силы, использовалась контрольная группа. Эти субъекты выполняли MVC 6 раз в день в течение 19 дней, чтобы соответствовать экспериментальной группе, которая выполняла 3 MVC перед каждым сеансом стимуляции и 3 MVC после каждого сеанса стимуляции. Никакого увеличения силы не производилось. Хотя это открытие демонстрирует, что увеличение силы не было результатом выполнения повторяющихся MVC, контрольная группа не контролирует реакцию на плацебо, потому что контрольные группы не могут не знать о наличии или отсутствии электрической стимуляции.Учитывая, что немногие из более поздних исследований, проведенных разными авторами, показали такой большой прирост силы при таком небольшом количестве и коротких сеансах стимуляции, мы сомневаемся, была ли чрезмерная мотивация молодых российских спортсменов фактором прироста силы. Возможно, на результат повлиял возраст испытуемых. В других исследованиях (обзор: Selkowitz 1 ) использовались более физически зрелые и менее мотивированные субъекты.

Среднечастотный переменный ток

Андрианова и др. 12 сообщили об использовании синусоидального переменного тока килогерцовой частоты для увеличения способности мышц генерировать силу.Использовались как непрерывные (немодулированные) импульсы переменного тока, так и импульсы переменного тока, модулированные с частотой 50 Гц (10 миллисекунд «включено» и 10 миллисекунд «выключено»). Андрианова и его коллеги исследовали «прямую» стимуляцию, когда электроды помещали на мышцу, и «непрямую» стимуляцию, когда они пытались стимулировать нервный ствол, снабжающий мышцу. Их статья 12 сообщает об исследовании, состоящем из 4 частей, с участием сгибателей запястья и пальцев, или икроножных мышц, или и того, и другого. Для прямой стимуляции сгибателей запястья и пальцев к ладонной поверхности предплечья прикладывали электроды размером 6 × 3 см и 4 × 3 см, длинной стороной поперек предплечья и более проксимальным электродом.Для непрямой стимуляции тонкий электрод (2,5 × 0,5 см) располагался вдоль щели локтевого сустава, а электрод большего размера (3 × 1,5 см или 3,5 × 1 см соответственно) располагался на ладонной поверхности предплечья или на поверхности. внутренняя поверхность плеча (длинная сторона по внутренней поверхности). Никаких дополнительных подробностей о размещении электродов не сообщалось. Авторы заявили, что электроды того же размера использовались для икроножных мышц, но не приводили подробностей о размещении электродов. Поэтому неясно, как были расположены электроды для активации нервного ствола, снабжающего икроножные мышцы.Количество субъектов в каждой части исследования варьировалось от 7 до 10.

В первой части исследования, описанного Андриановой и др., 12 непрерывного (немодулированного) переменного тока на частотах 100, 500, 1000, 2500, и либо 3000, либо 5000 Гц использовались для стимуляции сгибателей запястья и пальцев. Пороги двигателя, максимально допустимый ток и ток, требуемый для достижения 60% от максимального EIT, измерялись на каждой частоте. Результаты показаны на рисунке 5.

Рисунок 5.

Максимально допустимый ток (1), ток, необходимый для достижения 60% максимального электрически индуцированного крутящего момента (2), и пороговые значения двигателя (3), измеренные при различных частотах переменного тока в диапазоне от 100 Гц до 5 кГц с использованием постоянного переменного тока. I = интенсивность, f = частота. Воспроизведено по Andrianova et al. 12

Рисунок 5.

Максимально допустимый ток (1), ток, необходимый для достижения 60% максимального электрически индуцированного крутящего момента (2), и пороговые значения двигателя (3), измеренные при различных частотах переменного тока в диапазоне от 100 Гц до 5 кГц с использованием постоянного переменного тока.I = интенсивность, f = частота. Воспроизведено по Andrianova et al. 12

Андрианова и др. 12 сообщили, что, хотя уровни тока увеличивались с увеличением частоты, дискомфорт, связанный с стимуляцией, уменьшался. Они не указали, был ли дискомфорт количественно оценен и как, поэтому мы пришли к выводу, что это было эмпирическим наблюдением. Для прямой стимуляции икроножных мышц максимальная сила 92,5 кг (SD = 25,0), примерно 70% MVC, была вызвана при 2,5 кГц.Для непрямой стимуляции (сгибателей запястья и пальцев) максимальная сила вызывалась при 1 кГц. Выше 1 кГц отмечалось быстрое утомление. Авторы пришли к выводу, что частота 1 кГц была оптимальной для создания силы с использованием непрямой стимуляции, а частота 2,5 кГц была оптимальной при использовании прямой стимуляции.

Во второй части исследования сообщалось об измерениях силы, выполненных с использованием сгибателей запястья и пальцев при прямой и непрямой стимуляции и непрямой стимуляции с 10-миллисекундными импульсами при 50 Гц.Таблица 3 показывает максимальное создаваемое усилие. Результаты показывают, что для непрямой стимуляции, непрерывной или модулированной с частотой 50 Гц, максимальная сила создавалась при частоте переменного тока 1 кГц. Для прямой стимуляции с использованием непрерывного стимула максимальная сила создавалась при частоте переменного тока 2,5 кГц. Прямая стимуляция с использованием импульсов с частотой 50 Гц, похоже, не исследовалась.

Таблица 3. Максимальная сила

(в килограммах, на пороге переносимости боли) при стимуляции сгибателей запястья и пальцев при различных частотах переменного тока в диапазоне от 100 Гц до 5 кГц a

9015 9015 SD . 9015 9015 9015 9015 5,0 4,4
Стимуляция . 100 Гц . 500 Гц . 1 кГц . 2 кГц . 3 кГц . 5 кГц .
Прямой, непрерывный
9,6 16,2 19,5 23,4 20,2
3,1 SD 4.9 5,0 5,7 4,4
Непрямой, непрерывный
18,6 21,6 23,5 18,8 6,1 6,2 6,2 4,2
Непрямые импульсы 50 Гц
22,1 24.4 25,5 18,7 18,4
SD 4,8 5,4 4,8 3,8 2,8
100 Гц . 500 Гц . 1 кГц . 2 кГц . 3 кГц . 5 кГц .
Прямой, непрерывный
9,6 16,2 19,5 23,4 20,2 20,2
Непрямая, непрерывная
18,6 21,6 23,5 18,8 13.5
SD 3,7 6,1 6,2 6,2 4,2
Непрямые импульсы 50 Гц
18,4
SD 4,8 5,4 4,8 3,8 2,8
Таблица 3.

Максимальная сила (в килограммах, на пороге переносимости боли) при стимуляции сгибателей запястья и пальцев с различной частотой переменного тока в диапазоне от 100 Гц до 5 кГц a

9015 9015 9015 9015 5,0 4,4
Стимуляция . 100 Гц . 500 Гц . 1 кГц . 2 кГц . 3 кГц . 5 кГц .
Прямой, непрерывный
9,6 16,2 19,5 23,4 20,2 20,2
Непрямая, непрерывная
18,6 21,6 23,5 18,8 13.5
SD 3,7 6,1 6,2 6,2 4,2
Косвенные импульсы 50 Гц
18,4
SD 4,8 5,4 4,8 3,8 2,8
9015 9015 SD 9 Оптимальная частота 1 в то время как 2,5 кГц — оптимальная частота для прямой стимуляции, исследовалась в третьей части исследования, 12 , в котором использовались сгибатели запястья и пальцев, а также непрерывный стимул переменного тока.Сравнивались только частоты 2,5 кГц и 1 кГц (Табл. 4). Эти результаты согласуются с выводами предыдущей части исследования, хотя в этой части исследования использовалась только стимуляция с непрерывной формой волны. Авторы, по-видимому, не исследовали импульсную модуляцию 50 Гц.

Таблица 4.

Проверка выбора оптимальных частот для прямой и косвенной стимуляции мышц предплечья: максимальная электрически индуцированная сила (в килограммах) при 1 кГц и 2.5 кГц a

Стимуляция . 100 Гц . 500 Гц . 1 кГц . 2 кГц . 3 кГц . 5 кГц .
Прямой, непрерывный
9,6 16,2 19,5 23,4 20,2
3,1 SD 4.9 5,0 5,7 4,4
Непрямой, непрерывный
18,6 21,6 23,5 18,8 6,1 6,2 6,2 4,2
Непрямые импульсы 50 Гц
22,1 24.4 25,5 18,7 18,4
SD 4,8 5,4 4,8 3,8 2,8
Стимуляция . 1 кГц . 2,5 кГц .
X̅ . SD . X̅ . SD .
Прямой, непрерывный 23,6 4,1 26,3 4,5
Косвенный, непрерывный 27.7 7,0 19,8 5,4
Стимуляция . 1 кГц . 2,5 кГц .
X̅ . SD . X̅ . SD .
Прямой, непрерывный 23,6 4,1 26,3 4.5
Непрямая, непрерывная 27,7 7,0 19,8 5,4
Таблица 4.

Проверка выбора оптимальных частот для прямой и косвенной стимуляции мышц предплечья: максимальная электрическая индукция Килограммы) при 1 кГц и 2,5 кГц a

.
Стимуляция . 1 кГц . 2,5 кГц .
X̅ . SD . X̅ . SD .
Прямой, непрерывный 23,6 4,1 26,3 4,5
Косвенный, непрерывный 27,7 7,0 19,8 1 кГц . 2,5 кГц .
X̅ . SD . X̅ . SD .
Прямой, непрерывный 23,6 4,1 26,3 4,5
Косвенный, непрерывный 27,7 7,0 14 и др. отметил, что как непрямая, так и прямая стимуляция производили одинаковые уровни максимальной силы, хотя и на разных частотах.Частота 1 кГц была оптимальной для создания силы с использованием непрямой стимуляции и непрерывной формы волны, а частота 2,5 кГц была оптимальной при использовании прямой стимуляции и непрерывной формы волны. Наблюдение за сходными уровнями максимальной силы привело авторов к предположению, что прямая стимуляция способна возбуждать не только поверхностные мышечные волокна, но и, предположительно, глубокие мышечные волокна, возбуждаемые непрямой стимуляцией (нервный ствол).

Пакетная модуляция, 50 Гц

Андрианова и др. 12 пришли к выводу, что независимо от того, применяется ли ток в непрерывном режиме или в 10-миллисекундных импульсах с частотой 50 Гц, максимальная наведенная сила и оптимальная частота не влияют.Этот вывод согласуется с отчетом Соловьева, 17 , который заявил, что существует небольшая разница в изменении порога двигателя с частотой, независимо от того, был ли приложенный ток непрерывным или импульсным модулированным с частотой 50 Гц. Соответственно, Андрианова и др. Рекомендовали импульсную модуляцию с частотой 50 Гц, потому что это привело бы к уменьшению вдвое электрической энергии, доставляемой пациенту, при небольшом или нулевом уменьшении максимальной наведенной силы. Выводы Соловьева подтверждаются недавним исследованием 18 , в котором изучались моторные пороги в диапазоне от 1 до 25 кГц.Было обнаружено небольшое различие между непрерывным стимулом и стимулом, модулированным с частотой 50 Гц.

Чтобы убедиться, что импульсная модуляция 50 Гц не снижает максимальную EIT, Андрианова и др. 12 провели четвертую часть своего исследования, сравнивая непрерывную и импульсную стимуляцию с использованием прямой стимуляции икроножных мышц и непрямой стимуляции мышц голени. сгибатели запястья и пальцев. Результаты представлены в Таблице 5. Результаты подтверждают утверждение о том, что 50-Гц, 50% -ный рабочий цикл, импульсная модуляция не уменьшает максимальный EIT.По их мнению, только по этой причине для лечения пациентов следует отдавать предпочтение импульсной модуляции, поскольку физиологическая реакция неразличима, а текущие уровни уменьшаются вдвое. Что, по-видимому, напрямую не установлено, так это то, является ли 2,5 кГц оптимальной частотой для создания силы, когда используются импульсы с частотой 50 Гц, а не непрерывный переменный ток.

Таблица 5. Средние значения силы

, индуцированной прямой стимуляцией с частотой 2,5 кГц разгибателей и сгибателей стопы и непрямой стимуляцией сгибателей руки и пальцев с частотой 1 кГц для сравнения и непрерывной стимуляции 50- Модулированная стимуляция Гц

Мышцы . Стимуляция . Частота (кГц) . Сила (кг) .
X̅ . SD .
Верхние мышцы трицепса Прямые, непрерывные 2,5 97,5 14,0
Верхние мышцы трицепса Прямые, 50 Гц всплески 2,5 2,50
Сгибатели запястья / пальца Непрямые, непрерывные 1 ​​ 33,3 7,2
Сгибатели запястья / пальца Непрямые, 50 Гц всплески 1 ​​ 1 ​​
Мышцы . Стимуляция . Частота (кГц) . Сила (кг) .
X̅ . SD .
Верхние мышцы трицепса Прямые, непрерывные 2,5 97,5 14,0
Верхние мышцы трицепса Прямые, 50 Гц всплески 2,5 Сгибатели запястья / пальца Непрямые, непрерывные 1 ​​ 33,3 7,2
Сгибатели запястья / пальцев Непрямые импульсы 50 Гц 1 ​​ 32.8 6,2
Таблица 5.

Средние значения силы, вызванной прямой стимуляцией разгибателей и сгибателей стопы с частотой 2,5 кГц и косвенной стимуляцией сгибателей руки и пальцев с частотой 1 кГц для сравнения a Непрерывная стимуляция с модулированной стимуляцией 50 Гц

Мышцы . Стимуляция . Частота (кГц) . Сила (кг) .
X̅ . SD .
Верхние мышцы трицепса Прямые, непрерывные 2,5 97,5 14,0
Верхние мышцы трицепса Прямые, 50 Гц всплески 2,5 Сгибатели запястья / пальцев Непрямые, непрерывные 1 ​​ 33.3 7,2
Сгибатели запястья / пальца Непрямые импульсы, 50 Гц 1 ​​ 32,8 6,2
Мышцы . Стимуляция . Частота (кГц) . Сила (кг) .
X̅ . SD .
Трицепс surae мышцы Прямые, непрерывные 2.5 97,5 14,0
Трицепс над верхними мышцами Прямые удары, частота 50 Гц 2,5 109,2 10,0
Непрямые сгибатели запястья / пальцев 7,2
Сгибатели запястья / пальца Непрямые импульсы 50 Гц 1 ​​ 32,8 6,2

Увеличение мышечной силы с использованием модуляции импульсов 50 Гц

Андрианова и др. 12 сообщили о приросте силы в 2 разных группах по 16 молодых борцов.В первой группе икроножные мышцы стимулировались непосредственно с частотой 2,5 кГц. Стимуляция производилась один раз в сутки в течение 18 дней. Максимальное произвольное сокращение, окружность конечности и высота прыжка измерялись ежедневно. У половины второй группы передняя большеберцовая мышца стимулировалась непосредственно с частотой 2,5 кГц, а у другой половины группы передняя большеберцовая мышца стимулировалась косвенно с частотой 1 кГц. Для обеих групп режим стимуляции был таким же, как описанный ранее (10 секунд «включено», 50 секунд «выключено» и 10 циклов стимуляции), но с импульсным током, модулированным с частотой 50 Гц и рабочим циклом 50%.Ток подавался на максимально допустимом уровне. Результаты показаны на рисунке 6.

Рисунок 6.

(a) Вариация максимального произвольного сокращения (MVC) (▪), высоты прыжка (▵) и диаметра конечности (○) в ответ на ежедневную стимуляцию трехглавой мышцы бедра. Прямая стимуляция с использованием переменного тока 2,5 кГц. (b) Изменение MVC в ответ на ежедневную стимуляцию передней большеберцовой мышцы с использованием либо прямой стимуляции с частотой 2,5 кГц (▪, 8 субъектов), либо непрямой стимуляции с частотой 1 кГц (□, 8 субъектов).Показанные количества выражены в процентах от начальных (базовых) значений. Максимальные произвольные сокращения — это средние значения и значения стандартного отклонения. Токи модулировались импульсной модуляцией с частотой 50 Гц с рабочим циклом 50%. В каждом исследовании было задействовано шестнадцать субъектов. Воспроизведено по Andrianova et al. 12

Рис. 6.

(a) Изменение максимального произвольного сокращения (MVC) (▪), высоты прыжка (▵) и диаметра конечности (○) в ответ на ежедневную стимуляцию трехглавой мышцы верхнего плеча. Прямая стимуляция с использованием 2.Переменный ток 5 кГц. (b) Изменение MVC в ответ на ежедневную стимуляцию передней большеберцовой мышцы с использованием либо прямой стимуляции с частотой 2,5 кГц (▪, 8 субъектов), либо непрямой стимуляции с частотой 1 кГц (□, 8 субъектов). Показанные количества выражены в процентах от начальных (базовых) значений. Максимальные произвольные сокращения — это средние значения и значения стандартного отклонения. Токи модулировались импульсной модуляцией с частотой 50 Гц с рабочим циклом 50%. В каждом исследовании было задействовано шестнадцать субъектов. Воспроизведено по Andrianova et al. 12

Достигнутая прибавка силы была наибольшей в группе, которая прошла стимуляцию икроножных мышц, где увеличение MVC за 18-дневный тренировочный период составило 45%. Это увеличение силы сопровождалось увеличением окружности конечностей на 3% и увеличением высоты прыжка почти на 15%. Группа, которая подверглась стимуляции передней большеберцовой мышцы, имела увеличение дорсифлексора MVC на 30% или более. Непрямая стимуляция на частоте 1 кГц, по-видимому, приводила к более быстрому увеличению силы, чем прямая стимуляция на частоте 2.5 кГц (дни 1–10), но к концу периода обучения разница была небольшой.

Обсуждение

Увеличение мышечной силы

Прирост силы, о котором сообщают Котс и Ксвилон 11 (27–56%) и Андрианова и др. 12 (30–45%), находится на верхнем уровне прироста, о котором сообщается в англоязычной литературе (7%). -48%). 1 Возможно, это неудивительно, учитывая вероятность ответа на плацебо. У Котса и его сотрудников были молодые люди (возраст 15–17 лет, среднее значение и стандартное отклонение не указано), не достигшие зрелости, которые также тренировались в качестве потенциальных олимпийских спортсменов.Другие исследователи 1 использовали более физически зрелых участников, у которых также могло быть меньше личных стимулов для достижения прироста силы. Таким образом, ожидается, что эффект плацебо в исследованиях Котса и его сотрудников будет значительным. Степень реакции на плацебо неясна, но нет сомнений в том, что эффект плацебо может увеличить измерения силы. Интересно отметить, что в более позднем исследовании 4 , в котором использовалась российская электростимуляция и испытуемый был элитным штангистом, авторы сообщили о приросте производительности, сравнимом с тем, о которых сообщали Андрианова и др. 12

Прирост силы был продемонстрирован с помощью электростимуляции, так же как и с произвольными упражнениями, и есть некоторые свидетельства того, что комбинация произвольных упражнений и электростимуляции (применяемых в отдельных случаях) может дать больший прирост силы, чем любое вмешательство. используется отдельно. 1 Проблема с исследованиями, в которых электростимуляция сравнивалась с произвольными упражнениями или комбинацией обоих вмешательств, заключалась в том, что, возможно, не было достаточного количества субъектов для получения достаточной статистической мощности.Хотя количества субъектов (обычно от 10 до 20 на группу) могло быть достаточно, чтобы различить большой эффект между лечением и контролем, числа кажутся слишком маленькими, чтобы различить меньшие эффекты, которые могли существовать между разными группами лечения.

Тем не менее, по нашему мнению, совокупность данных свидетельствует о том, что комбинация упражнений и электростимуляции более эффективна, чем любое вмешательство, используемое по отдельности. Есть 2 возможных объяснения.Первое объяснение связано с экспериментальным дизайном. При последовательном применении комбинации (произвольное упражнение и отдельная электростимуляция) общее количество упражнений больше. Второе объяснение заключается в том, что упражнения и электростимуляция преимущественно задействуют разные типы волокон. Котс и Ксвилон 11 утверждали, что традиционные режимы произвольных упражнений способствовали увеличению выработки силы в медленных, устойчивых к усталости мышечных волокнах, поскольку они первыми задействованы в произвольном сокращении, а набор быстросокращающихся волокон во всех случаях ограничен. но самые быстрые и сильные произвольные сокращения.Режим электростимуляции, напротив, преимущественно задействует быстро сокращающиеся мышечные волокна, которые иннервируются мотонейронами большего диаметра. Исходя из этого, утверждали они, оптимальная программа набора силы должна включать как упражнения, так и электростимуляцию, чтобы увеличить выработку силы обоими типами волокон.

Kots и Xvilon 11 также утверждали, что из-за дифференцированного задействования режимы создания мышечной силы, состоящие только из произвольных упражнений, сопряжены с риском увеличения производства мышечной силы за счет снижения скорости сокращения мышц.Они утверждали, что увеличение силы быстро сокращающихся волокон должно сопровождать увеличение силы произвольного сокращения медленных волокон для поддержания баланса, который, по их мнению, необходим для выполнения умелых, хорошо выполняемых движений.

Режим стимуляции «10/50/10»

Коц и Ксвилон 11 утверждали, что для увеличения производства силы электрическая стимуляция не должна вызывать утомления, а это означает, что не должно быть уменьшения силы в течение периода стимуляции.Их наблюдения за снижением силы с использованием низкочастотного (50 Гц) монофазного ПК с разным временем включения и выключения в течение 10-минутного периода лечения были их свидетельством того, что режим стимуляции «10/50/10» «не утомляет». , »При условии, что стимул является однофазным ПК. Их аргумент в пользу реакции без утомления заключался в том, что дальнейшая стимуляция электрически утомленной мышцы не увеличит способность мышцы производить силу. Аргумент заслуживает доверия. При частоте стимула 50 Гц доминирующими механизмами утомления являются истощение нейромедиаторов и нарушение распространения на уровне системы t-канальцев, 19 процессов, которые не приводят к увеличению производства силы. 19,20 Усталость, вызванная произвольными упражнениями, вызывает гораздо более низкие частоты возбуждения нервных волокон 20 и создает большую нагрузку на сократительные компоненты мышечных волокон. Утверждается, что такие напряжения необходимы для усиления. 19 Таким образом, мы считаем, что выбор режима стимуляции «10/50/10» во избежание нервно-мышечной усталости имеет прочную физиологическую основу.

Протокол «10/50/10» был разработан с использованием кратковременного однофазного ПК с частотой 50 Гц. 11 Поскольку режим «10/50/10» является оптимальным при использовании краткосрочного ПК, это не означает, что то же самое обязательно применимо при использовании импульсов переменного тока килогерцовой частоты, модулированных с частотой 50 Гц. Андрианова и др. 12 использовали импульсы переменного тока с частотой 50 Гц и протокол «10/50/10», что привело к предположению, что этот протокол является оптимальным при использовании переменного тока с частотой килогерц. Эффекты утомления не измерялись Андриановой и др., 12 , и их обоснование для использования протокола было просто ссылкой на исследование Котса и Ксвилона. 11 Основное внимание уделялось оптимальным частотам для максимальной выработки силы. Андрианова и др. 12 сообщили, что на более высоких частотах наблюдалось быстрое падение силы, которое ограничивало максимальную EIT, то есть, эффекты усталости, по-видимому, оказывали влияние на более высоких частотах, но это, по-видимому, было только качественным наблюдение. Их наблюдение перекликается с наблюдениями Джурно, 21 , который в 1952 году сообщил о повышении уровня утомляемости с нарастающей частотой при использовании переменного тока с частотой килогерц и непрерывной стимуляции.Тем не менее, усталость, похоже, почти игнорировалась Андриановой и др., 12 , которые выбрали протокол «10/50/10» как для прямой, так и для непрямой стимуляции на основе результатов, полученных Котсом и Ксвилоном 11 с использованием низкого -частотный однофазный ПК.

Спустя несколько лет после исследования Андриановой и др., 12 Стефановска и Водовник 22 сравнили одиночную импульсную стимуляцию 50 Гц и импульсную стимуляцию 50 Гц на частоте 2,5 кГц с использованием 10-секундных последовательностей стимуляции.Они сообщили, что при использовании одиночных импульсов с частотой 50 Гц, то, что они назвали «незначительной усталостью», определяемой как отсутствие видимого уменьшения EIT, происходило в течение 10-секундного периода стимуляции, даже во время повторяющейся стимуляции. Напротив, сила, измеренная с использованием переменного тока 2,5 кГц, показала заметное снижение в течение 10 секунд стимуляции. Поэтому вопрос о том, является ли протокол «10/50/10» оптимальным при использовании пакетов переменного тока с частотой 50 Гц килогерцовой частоты, остается под вопросом.

Оптимальные частоты

Андрианова и др. 12 сравнивали непрерывную стимуляцию с импульсной стимуляцией 50 Гц в частотном диапазоне от 100 Гц до 5 кГц, но только с использованием того, что они считали непрямой (предположительно через нервный ствол) стимуляцией.Их вывод заключался в том, что импульсная модуляция не влияла на оптимальную частоту для производства мышечной силы. Как непрерывные, так и импульсные сигналы с импульсной модуляцией давали максимальную силу на частоте 1 кГц (Табл. 3). К сожалению, не сообщалось о сравнении непрерывных и импульсных сигналов с использованием прямой (над мышечной) стимуляции. Их вывод заключался в том, что импульсная модуляция не влияет на оптимальную частоту и должна быть предпочтительной для лечения пациентов, поскольку физиологический ответ неотличим, а текущие уровни уменьшены вдвое.Хотя это было продемонстрировано для непрямой стимуляции, не было продемонстрировано, является ли 2,5 кГц оптимальным для прямой стимуляции при использовании импульсной модуляции 50 Гц.

Сообщалось только об одном последующем исследовании частотной зависимости производства силы с использованием переменного тока килогерцовой частоты. 10 Ward and Robertson 10 исследовали частоты в диапазоне от 1 до 15 кГц с импульсной модуляцией с частотой 50 Гц и обнаружили, что максимальный крутящий момент разгибателя запястья был вызван на частоте 1 кГц.Более низкие частоты не исследовались. Проксимальный электрод располагался над нервным стволом, а дистальный электрод — над мышечным животом, поэтому стимуляцию нельзя было однозначно идентифицировать как «прямую» или «непрямую». Обнаружение максимального крутящего момента при 1 кГц предполагает, что непрямая стимуляция под проксимальным электродом внесла наибольший вклад в создание крутящего момента.

Данные показывают нам и другим, что частота переменного тока 2,5 кГц является оптимальной для прямой стимуляции, когда используется импульсная модуляция 50 Гц, но это скорее вывод, чем наблюдение.Полагаем, что было бы желательно проверить гипотезу экспериментально. Доказательства того, что 1 кГц является оптимальной частотой для непрямой стимуляции, на наш взгляд, более убедительны (Табл. 3).

Килогерцовые всплески переменного тока или низкочастотный однофазный ПК?

Андрианова и др. 12 заявили, что импульсно-модулированный переменный ток килогерцовой частоты предпочтительнее низкочастотного ПК, поскольку стимуляция более удобна. На основании своих исследований они пришли к выводу, что оптимальные частоты для стимуляции переменного тока составляют 1 кГц для непрямой стимуляции и 2.5 кГц для прямой стимуляции. Их выводы имеют интересную историческую основу. Способность вызывать сильное, комфортное сокращение с помощью переменного тока килогерцовой частоты была впервые отмечена д’Арсонвалем, 23 , который в 1891 году сообщил, что при непрерывном переменном токе при фиксированном напряжении нервно-мышечное возбуждение усиливается вплоть до 1250-1500 Гц. , оставалась постоянной до 2500 Гц и уменьшалась между 2500 и 5000 Гц. Д’Арсонваль также отметил, что физические ощущения и дискомфорт неуклонно уменьшались с увеличением частоты до максимальной частоты, которую мог производить его стимулятор (5000 Гц).Идея о том, что переменный ток с частотой килогерц может вызывать сильные, комфортные сокращения мышц с оптимальной частотой от 1,5 до 2,5 кГц, была выдвинута д’Арсонвалем примерно на 80 лет раньше, чем Andrianova et al. 12

К сожалению, д’Арсонваль 23 не сообщил подробностей размещения электродов для своих экспериментов. Его интерпретация своих исследований показала ему, что максимальная сила с наименьшим дискомфортом возникает между 1,5 и 2,5 кГц. На заре электростимуляции людей обычной практикой было использование двух цилиндрических металлических переносных электродов. 24 Стимуляция с помощью этой техники, по нашему мнению, может быть больше похожа на «прямую» стимуляцию, чем на «непрямую» стимуляцию, потому что относительно большие мышцы будут располагаться ближе к электродам и будут более восприимчивы к прямому возбуждению, а не через более удаленный нервный ствол небольшого объема.

Исследования, представленные Уордом и Робертсоном 10,25 , пролили свет на вопрос о комфорте стимуляции и его связи с максимальным производством крутящего момента.Авторы 25 измерили сенсорный, моторный и болевой пороги на разных частотах в диапазоне от 1 до 35 кГц, используя импульс с импульсной модуляцией 50 Гц. Они обнаружили, что разделение между моторным и болевым порогами увеличивалось между 1 и 10 кГц, а затем уменьшалось на более высоких частотах. В той степени, в которой разделение между двигательным и болевым порогами является предиктором комфорта, мы предполагаем, что при увеличении частоты возникают более комфортные сокращения, вплоть до оптимальной частоты 10 кГц.В последующем исследовании 10 Уорд и Робертсон обнаружили, что максимальный крутящий момент был вызван не на 10 кГц, а на 1 кГц (самая низкая исследованная частота). Эти результаты ставят под сомнение взаимосвязь между комфортом стимуляции (при низких уровнях крутящего момента) и максимальной EIT.

Предположение Андриановой и др. 12 заключалось в том, что если стимул более комфортный, может быть вызвана большая максимальная сила. Исходя из этого, они заявили, что предпочитают переменный ток килогерцовой частоты, а не низкочастотный ПК.На первый взгляд это кажется разумным предположением. Однако, как мы утверждали, при сравнении разных частот наибольший комфорт и максимальный EIT находятся на разных частотах. Таким образом, не обязательно следует, что если переменный ток килогерцовой частоты производит более комфортные сокращения, чем низкочастотный ПК, будут произведены более сильные максимальные сокращения.

Ограниченное количество исследований, в которых напрямую сравнивали низкочастотный ПК и 2,5 кГц переменного тока 8,9,26 , не дали результатов.Недавнее исследование Laufer et al. 9 продемонстрировало более высокие EIT для низкочастотного ПК, чем для переменного тока 2,5 кГц. Walmsley et al. 26 не сообщили о различиях (ставя под сомнение статистическую мощность их исследования). Снайдер-Маклер и др. 8 также не сообщили об отсутствии разницы, что снова поставило под сомнение наличие у исследования достаточной статистической мощности. Каждая из этих групп исследователей использовала стимул, который вручную увеличивался или увеличивался экспериментаторами, и это могло привести к прекращению сокращения мышечных волокон из-за истощения нейротрансмиттеров с последующей недооценкой максимального крутящего момента, который может быть вызван с помощью 2.5 кГц переменного тока. 18,27

Заключение

Так называемые «русские токи» широко используются в физиотерапии, но их использование в англоязычной литературе скудно. Исследования, опубликованные в русскоязычной литературе Котсом и Хвилоном 11 и Андриановой и др. 12 , предоставляют некоторые экспериментальные данные, подтверждающие их использование. Андрианова и др. 12 пришли к выводу, что 1 кГц, а не 2,5 кГц, предпочтительнее для максимальной выработки силы, когда мышцы стимулируются косвенно (через нервный ствол), и этот вывод подтверждается более поздним исследованием. 10 Это открытие предполагает, что стимуляторы «российского тока» должны обеспечивать выбор формы волны стимула с частотой 1 кГц или 2,5 кГц. Однако, как мы уже отмечали, ранние исследования 11,12 не появлялись в англоязычной литературе. Кроме того, мы не знаем, в какой степени они могли пройти экспертную оценку перед публикацией.

Вопрос о том, является ли импульсно-модулированный переменный ток, используемый в стимуляторах «русского тока», более эффективным для создания силы, чем низкочастотный ПК, остается открытым.Данные 8,9,26 неубедительны. Остались и другие вопросы. Протокол «10/50/10», который является фундаментальным для российской электростимуляции, был основан на измерениях, проведенных с использованием низкочастотного монофазного ПК-стимула, а не импульсов переменного тока килогерцовой частоты. Был выбран протокол «10/50/10», потому что он не давал измеримого снижения силы в течение 10-минутного периода стимуляции. Тем не менее, было показано, что 10 секунд импульсной модуляции с частотой 50 Гц и килогерцовой частотой приводят к заметному снижению силы. 22 Возникает вопрос, является ли режим «10/50/10» оптимальным при использовании переменного тока килогерцовой частоты. По нашему мнению, прирост силы, измеренный Андриановой и др. 12 с использованием переменного тока килогерцовой частоты, по сравнению с таковыми у Коца и Xvilon 11 с использованием низкочастотного ПК, поддерживает выбор импульсно-модулированного переменного тока. режим, но доказательства не являются окончательными. Необходимы прямые сравнения схем создания мышечной силы, в которых используется разное время «включения / выключения» и схемы лечения (продолжительность и количество раз в день в неделю), а также дальнейшее прямое сравнение выработки силы с использованием низкочастотного ПК и модулированных килогерц. -частотный переменный ток.

Список литературы

1

Сельковиц

DM

.

Высокочастотная электростимуляция для укрепления мышц

.

Am J Sports Med

.

1989

;

17

:

103

111

,2

Сельковиц

DM

.

Улучшение изометрической силы четырехглавой мышцы бедра после тренировки с электростимуляцией

.

Phys Ther

.

1985

;

65

:

186

196

,3

коц

ЯМ

.

Электростимуляция

. (Канадско-советский обменный симпозиум по электростимуляции скелетных мышц, Университет Конкордия, Монреаль, Квебек, Канада; 6–15 декабря,

1977

).Цитируется по: Kramer J, Mendryk SW. Электростимуляция как метод повышения силы.

Дж. Ортоп Спорт Физ Тер

.

1982

;

4

:

91

98

.

4

Delitto

А

,

Коричневый

M

,

Strube

MJ

и др. .

Электростимуляция четырехглавой мышцы бедра у высококлассного штангиста: эксперимент с одним субъектом

.

Int J Sports Med

.

1989

;

10

:

187

191

,5

Delitto

А

,

Rose

SJ

,

McKowen

JM

и др. .

Электростимуляция в сравнении с произвольными упражнениями в укреплении мускулатуры бедра после операции на передней крестообразной связке

.

Phys Ther

.

1988

;

68

:

660

663

,6

Снайдер-Маклер

л

,

Delitto

A

,

Stralka

SW

,

Bailey

SL

.

Использование электростимуляции для ускорения восстановления производства силы четырехглавой мышцы бедра у пациентов после реконструкции передней крестообразной связки

.

Phys Ther

.

1994

;

74

:

901

907

,7

Снайдер-Маклер

л

,

Delitto

A

,

Bailey

SL

,

Stralka

SW

.

Прочность четырехглавой мышцы бедра и функциональное восстановление после реконструкции передней крестообразной связки

.

J Bone Joint Surg Am

.

1995

;

77

:

1166

1173

,8

Снайдер-Маклер

л

,

Гаррет

М

,

Робертс

М

.

Сравнение возможностей создания крутящего момента трех различных электрических стимулирующих токов

.

Дж. Ортоп Спорт Физ Тер

.

1989

;

11

:

297

301

.9

Лауфер

Я

,

Ries

JD

,

Leininger

PM

,

Alon

G

.

Крутящий момент четырехглавой мышцы бедра и усталость, вызванная нервно-мышечной электростимуляцией с тремя различными формами волны

.

Phys Ther

.

2001

;

81

:

1307

1316

.10

Палата

AR

,

Робертсон

VJ

.

Изменение крутящего момента с частотой с использованием переменного тока средней частоты

.

Arch Phys Med Rehabil

.

1998

;

79

:

1399

1404

.11

коц

ЯМ

,

Xvilon

VA

.

Тренировка мишечной силы метод электростимуляции: сообщение 2, тренировка метод электрического раздразении мишечи

.

Теор Практик Фис Культ

.

1971

;

4

:

66

72

.12

Андрианова

GG

,

Коц

ЯМ

,

Мармянов

ВА

,

Хвилон

ВА

.

Применение электростимуляции для тренировки мишечной силы

.

Новости Медицинского Приборостроения

.

1971

;

3

:

40

47

,13

Бабкин

D

, Тимценко Н (пер). Электростимуляция: записи лекций д-ра Я. М. Коца (СССР) и лабораторных занятий, представленные на канадско-советском симпозиуме по обмену электростимуляцией скелетных мышц, Университет Конкордия, Монреаль, Квебек, Канада; 6–15 декабря,

1977

.[Можно получить у доктора Уорда.] 14

Сен-Пьер

D

,

Taylor

AW

,

Lavoie

M

и др. .

Влияние синусоидального тока частотой 2500 Гц на площадь волокон и прочность четырехглавой мышцы бедра

.

J Sports Med

.

1986

;

26

:

60

66

.15

Нельсон

RM

,

Hayes

KW

,

Currier

DP

.

Клиническая электротерапия

. 3-е изд.

Стэмфорд, Коннектикут

:

Appleton & Lange

;

1999

,16

МакКомас

AJ

.

Форма и функции скелетных мышц

.

Champaign, Ill

:

Human Kinetics

;

1996

,17

Соловьев

EN

.

Нетогории особенности электростимуляции на повищенник частотак

.

Труды института М ВНИИМИО

.

1963

;

vi

:

3

,18

Палата

AR

,

Робертсон

VJ

.

Изменение порога двигателя с частотой с использованием переменного тока с частотой кГц

.

Мышечный нерв

.

2001

;

24

:

1303

1311

,19

Джонс

DA

.

Новый взгляд на усталость при высоких и низких частотах

.

Acta Physiol Scand

.

1996

;

156

:

265

270

,20

Джонс

DA

.

Мышечная усталость из-за изменений за пределами нервно-мышечного соединения

. В:

Porter

R

,

Whelan

J

, ред.

Мышечная усталость человека: физиологические механизмы

.

Лондон, Англия

:

Pitman Medical

;

1981

:

178

196

,21

Джурно

А

.

Sur quelques singularités de la сокращение musculaire en courant tetanisant de moyenne fréquence

.

Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances et Memories de la Société de Biologie et de ses Filiales

.

1952

;

146

:

398

399

,22

Стефановская

А

,

Водовник

Л

.

Изменение силы мышц после электростимуляции: зависимость от формы волны и частоты стимуляции

.

Scand J Rehabil Med

.

1985

;

17

:

141

146

,23

d’Arsonval

А

.

Физиологическое действие альтернативных лекарств

.

Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances et Memories de la Société de Biologie et de ses Filiales

. 2 мая

1891

:

283

287

.24

Геддес

LA

.

Краткая история электростимуляции возбудимой ткани, включая терапевтические применения

.

Физиолог

.

1984

;

27

(

доп.

):

s1

s47

.25

Палата

AR

,

Робертсон

VJ

.

Сенсорный, моторный и болевой пороги для стимуляции переменным током средней частоты

.

Arch Phys Med Rehabil

.

1998

;

79

:

273

278

,26

Уолмсли

RP

,

Letts

G

,

Vooys

J

.

Сравнение крутящего момента, создаваемого разгибанием колена с максимальным произвольным сокращением, с электрической стимуляцией

.

Дж. Ортоп Спорт Физ Тер

.

1984

;

6

:

10

17

,27

Палата

AR

,

Робертсон

VJ

.

Изменение скорости усталости с частотой при использовании переменного тока с частотой кГц

.

Med Eng Phys

.

2001

;

22

:

637

646

.

© 2002 Американская ассоциация физиотерапии

Информация об электрическом токе для всех стран

Афганистан Все a.c. 50 1,3 220/380 D 2,4 да & nbsp
Албания Все перем. 50 1,3 220/380 C 2,4 нет & nbsp
Алжир Все a.c. 50 1,3 127/220, 220/380 C, F 2,4 да & nbsp
Американское Самоа Все & nbsp 60 & nbsp 120 A, B, I & nbsp & nbsp & nbsp
Андорра Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Ангола Все a.c. 50 1,3 220/380 C 2,4 да 1,2,3
Ангилья Все & nbsp 50 & nbsp 230 G & nbsp & nbsp & nbsp
Antigua and Barbuda All & nbsp 60 & nbsp 230 G & nbsp & nbsp & nbsp
Аргентина Все a.c. 50 1,3 220/380 C, I 2,4 да & nbsp
Аргентина Все d.c. & nbsp & nbsp 220/440 C, I 2,3 да & nbsp
Армения Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Aruba Все & nbsp 60 & nbsp 127 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Австралия Все a.c. 50 1,3 240/415 I 2,3,4 да 1,2
Австрия Все перем. 50 1,3 230/400 C, F 3,5 да 1,2
Азербайджан Баку а.c. 50 1 220 C 2,3 да & nbsp
Багамы Все перем. 60 1,3 120/240, 120/208 A, B 2,3,4 да & nbsp
Бахрейн Все a.c. 50 1,3 230/400 G 2,3,4 да 1,2
Бахрейн Все d.c. 60 1 110/115 G 3 да 1,2
Бангладеш Все a.c. 50 1,3 220/440 A, C, D 2,3,4 нет 1,2,3
Барбадос Все перем. 50 1,3 115/230, 115/200 A, B, F, H 2,3,4 да 1,2
Беларусь Все а.c. 50 1,3 220/380 C, F 2,4 да & nbsp
Бельгия Все перем. 50 1,3 220/380 C, E 2,3,4 да 1,2
Белиз Все а.c. 60 1,3 110/220, 220/440 A, B, G, I 2,3,4 да 1,3
Бенин Все перем. 50 1,3 220/380 D 2,4 да & nbsp
Bermuda Все a.c. 60 1,3 120/240, 120/208 A, B 2,3,4 да 1,2,3
Боливия Все перем. 50 1,3 110/220 A, C 2,4 да и nbsp
Босния и Герцеговина Все и nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Ботсвана Все a.c. 50 1,3 231/400 B, D, G 2,4 да & nbsp
Бразилия Americana, Aracaju, Aracatuba, Araraquara, Baixo Guandu, Barbacena, Barra Mansa, Barretos, Bauru, Belem, Belo Horizonte, Boa Vista (Rio Branco), Botucatu, Braganca, Cachoeira, Cachoeira do Itapemirim, Campinas, Cidade Industrial (Campinas, Cidade Industrial) Колатина, Корумба, Куритиба, Фейра-де-Сантана, Франка (Сан-Паулу), Говернадор Валадарес, Ильеус, Итабуана, Лондрина, Марилия, Нитерой, Паулиста, Петрополис, Пирасикаба, Порту-Алегри, Рибейрао-Прету, Рио-Бранко, Рио-де-Жанейро, Сальвадор, Сантос, Сорокаба, Убераба, Витория а.c. 60 1,3 127/220 A, B, C 2,3,4 да 1
Бразилия Анаполис, Баге, Бразилия, ДФ, Каруару, Кашиас-ду-Сул, Флорианополис, Форталеза, Гояния, Гояс, Жеки, Жоао Пессоа, Жоанвиль, Ливраменто, Масейо (Алагоас), Мосоро, Натал (Риу-Гранду Норте), Олинда, Пелотас, Ресифи ac 60 1,3 220/380 A, B, C 2,3,4 да 1
Бразилия Блуменау, Итажаи, Нова-Фрибургу, Парнаиба, Сан-Бернарду-ду-Кампу a.c. 60 1,3 220/380 A, B, C 2,3 да 1
Бразилия Cel Fabriciano, Manaus, Sao Luis, Teresina перем. 60 1,3 110/220 A, B, C 2,3 да 1
Brazil Macapa, Paranagua, Ponta Grossa, Porto Velho а.c. 60 1,3 127/220 A, B, C 2,3 да 1
Бразилия Сан-Каэтану-ду-Сул, Сан-Паулу переменный ток 60 1,3 115/230 A, B, C 2,3 да 1
Бразилия Алагоиньяс a.c. 60 1,3 220/127 A, B, C 2,3,4 да 1
Бразилия Кампос перем. 60 1,3 127/220 A, B, C 2,3,4 нет 1
Бразилия Жуис-де-Фора а.c. 60 1,3 120/240 A, B, C 2,3,4 да 1
Бразилия Жундиаи перем. 60 1,3 220 A, B, C 2,3 да 1
Бразилия Ouro Preto a.c. 50 1,3 127/220 A, B, C 2,3,4 да 1
Бразилия Санто-Андре перем. 60 1,3 127/220, 220/380 A, B, C 2,3 да 1
Бразилия Volta Redonda a.c. 60 1,3 125/216 A, B, C 2,3,4 да 1
Британские Виргинские острова Все & nbsp & nbsp & nbsp 110/208 & nbsp & nbsp & nbsp
Бруней Все a.c. 50 1,3 240/415 G 2,4 да 1,2
Болгария Все перем. 50 1,3 220/380 F 2,4 нет & nbsp
Буркина-Фасо Все a.c. 50 1,3 220/380 C, E 2,4 нет & nbsp
Burma Все a.c. 50 1,3 230/400 C, D, F 2,4 нет 1,2,3
Бурунди Все а.c. 50 1,3 220/380 C, E 2,4 нет 3
Камбоджа Все перем. 50 1,3 220/380 2,3,4 нет & nbsp
Камерун Все a.c. 50 1,3 220/380 C, D, E 2,3,4 да & nbsp
Канада Все перем. 60 1,3 120/240 B 3,4 да 1
Кабо-Верде Все a.c. 50 1,3 220/380 C, F 2,3,4 нет 2
Каймановы острова Все перем. 60 1,3 120/240 A, B 2,3 да 1,3
Центральноафриканская Республика Все a.c. 50 1,3 220/380 C, E 2,4 да 2,3
Чад Все перем. 50 1,3 220/380 C, E 2,4 нет & nbsp
Чили Все a.c. 50 1,3 220/380 C, L 2,3,4 да & nbsp
Китай Все перем. 50 1,3 220/380 C, D, G, H 2,3,4 нет & nbsp
Остров Рождества Все & nbsp 50 & nbsp 240 I & nbsp & nbsp & nbsp
Cocos Island Все & nbsp 50 & nbsp 240 I & nbsp & nbsp & nbsp
Колумбия Все a.c. 60 1,3 120/220 A, B, G, H 2,3,4 да и nbsp
Коморские острова Все и nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Конго (Браззавиль) Все Все Все c. 50 1,3 220/380 C, E 2,4 нет 1,2,3
Конго (Киншаса) Все перем. 50 1,3 220/380 E 2,3,4 да 1,2
Остров Кука Все & nbsp 50 & nbsp 240 I & nbsp & nbsp & nbsp
Коста-Рика Все a.c. 60 1,3 110/208, 115/220, 120/230, 120/240, 125/277, 240/4 A, B, C 2,3,4 да & nbsp
Хорватия Все a.c 50 1,3 220/380 C, F 2,3,4 да и nbsp
Куба Все и nbsp 60 & nbsp 115 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Кипр Все a.c. 50 1,3 240/415 G 2,4 да 1,2
Чешская Республика Все перем. 50 1,3 220/380 C, E 2,3,4 да & nbsp
Дания Все a.c. 50 1,3 220/380 C, K 2,3,4 да & nbsp
Джибути Все перем. 50 1,3 220/380 C, E 2,4 да & nbsp
Dominica All & nbsp 50 & nbsp 230 G & nbsp & nbsp & nbsp
Доминиканская Республика Все a.c. 60 1,3 110/220 A, B 2,3 Нет & nbsp
Эквадор Все перем. 60 1,3 120/208, 172/220 A, B, C, D 2,3,4 да 1
Египет Все а.c. 50 1,3 220/380 C 2,4 да & nbsp
Сальвадор Все перем. 60 1,3 120/240 A, B, I, H 2,3,4 да 1
Экваториальная Гвинея Все & nbsp 50 & nbsp 220 C & nbsp & nbsp & nbsp
Эритрея Все a.c. 50 1,3 220/380 C 2,4 да & nbsp
Эстония Все & nbsp 50 1,3 220/380 C, F 2,3,4,5 да & nbsp
Эфиопия Все a.c. 50 1,3 220/380 C 2,4 да & nbsp
Фолклендские острова Все & nbsp 50 & nbsp 230 G & nbsp & nbsp & nbsp
Fiji Все a.c. 50 1,3 240/415 I 2,3,4 да 3
Финляндия Все перем. 50 1,3 230/400 C, F 2,4,5 да & nbsp
Франция Все a.c. 50 1,3 220/380 E 2,4 да & nbsp
Французская Гвиана Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Французская Полинезия Таити a.c. 60 1,3 127/220 A 2,3,4 нет & nbsp
Габон Все a.c. 50 1,3 220/380 D, E 2,4 да 1,2
Гамбия Все a.c. 50 1,3 220/380 G 2,4 нет 1,2
Грузия Все & nbsp 50 1,3 220/380 C 3 нет & nbsp
Германия Все a.c. 50 1,3 230/400 F 2,4 да 1,2,3
Гана Все перем. 50 1,3 240/415 D, G 2,4 нет & nbsp
Гибралтар Все a.c. 50 1,3 240/415 C, G 2,4 да & nbsp
Греция Все перем. 50 1,3 220/380 C, D, F 2,4 да & nbsp
Гренландия Все a.c. 50 1,3 220/380 C, K 2,3,4 да & nbsp
Grenada Все перем. 50 1,3 230/400 G 2,4 нет 1,2,3
Гваделупа Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Гуам Все & nbsp 60 & nbsp 120 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Гватемала Все a.c. 60 1,3 120/240 A, B, G, H, I 2,3,4 да & nbsp
Гвинея Все a.c. 50 3 220/380 C, E, K 4 нет & nbsp
Гвинея-Бисау Все a.c. 50 1,3 220/380 C 2,3,4 нет & nbsp
Гайана Все a.c. 60 1,3 110/220 A, B, H 2,3,4 нет 1,2
Гаити Все a.c. 60 1,3 110/220 A, B, H 2,3,4 нет & nbsp
Гондурас Все перем. 60 1,3 110/220 A 2,3 нет & nbsp
Гонконг Все a.c. 50 1,3 220/380 G 2,3,4 да & nbsp
Венгрия Все перем. 50 1,3 220/380 C, F 2,3,4 да 2,3
Исландия Все a.c. 50 1,3 230/400 C, F 2,3,4 да & nbsp
Индия Все перем. 50 1,3 230/400 C, D, G 2,4 да 3
Индонезия Амбон, Баликпапан, Банда Ачех, Батам, Бенкулу, Денпасар (Бали), Горонтало, Джамби, Кендари, Бандар Лампунг, Купанг, Макасар, Манадо, Палангкарая, Палу, Пеканбару, Понтианак, Самаринда, Соло a.c. 50 1,3 220/380 C, F, G 2,4 да & nbsp
Индонезия Банджармасин, Бандунг, Джакарта, Медан, Паданг, Палембанг, Семаранг, Сурабая, Джокьякарта a.c. 50 1,3 220/380 C, F, G 2,4 да 1
Индонезия Bogor, Cilacap, Cirebon, Malang, Sukabumi, Surakarta а.c. 50 1,3 220/380 C, E, F 2,4 да 1
Индонезия Джаяпура а.к. 50 1,3 220/380 C, F, G 2,4 да & nbsp
Индонезия Ujungpandang a.c. 50 1,3 127/220 C, E, F 2,4 нет 1
Иран Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Ирак Все & nbsp 50 & nbsp 220 G & nbsp & nbsp & nbsp
Ирландия Все a.c. 50 1,3 220/380 G 2,4 да 1,2,3
Израиль Все перем. 50 1,3 220/380 C, H 2,4 да 1,2,4
Италия Анкона, Болонья, Комо, Кремона, Генуя, Латина, Милан, Перуджа, Пескара и Кьети, Пиза, Рим, Триест, Удине, Венеция, Верона a.c. 50 1,3 127/220, 220/380 L 2,4 да 1,2,4
Италия Бари, Бриндизи, Кальяри, Катания, Флоренция, Специя, Ливорно, Неаполь, Палермо, Рагуза, Сассари, Сиена, Сиракуза, Таранто, Турин a.c. 50 1,3 220/380 L 2,4 да 1,2,4
Кот-д’Ивуар Все a.c. 50 1,3 220/380 C, E 3,4 да & nbsp
Ямайка Все перем. 50 1,3 110/220 A, B, C, D 2,3,4 да 1,3
Япония Нагоя, Осака, Кобе, Хиросима, Фукуока, Китакюсю, Нагасаки а.c. 60 1,3 100/200 A, B, I 2,3 да 1
Япония Саппоро, Сендай, Нагано, Токио, Тиба, Иокогама перем. 50 1,3 100/200 A, B, I 2,3 да 1
Jordan Все a.c. 50 1,3 220/380 C, F, G, L 2,3,4 да 1,2
Казахстан Все перем. 50 1,3 220/380 C, G, H 2,3,4 да & nbsp
Кения Все a.c. 50 1,3 240/415 G 2,4 нет 2,3
Кирибати Все & nbsp 50 & nbsp 220 I & nbsp & nbsp & nbsp
Корея, Северная Все & nbsp 60 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Корея, Южная Все a.c. 60 1,3 220/380 C 2,4 да 1,2,3
Кувейт Все a.c. 50 1,3 240/415 C, G 2,4 да 3
Кыргызстан Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Лаос Все a.c. 50 1,3 220/380 A, B, C, E, F 2,4 да & nbsp
Латвия Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Ливан Алей, Бейрутрум, Бхамдун а.c. 50 1,3 110/190, 220/380 A, B, C, D, G 2,4 нет 1
Ливан Chtaure, Dhour el Choueir, Sidon, Sofar, Zahleh перем. 50 1,3 220/380 A, B, C, D, G 2,4 нет 1
Лесото Все a.c. 50 1,3 220/380 D 2,4 да 1,2
Либерия Все перем. 60 1,3 120/240 A, B 2,3,4 нет 1
Ливия Все & nbsp 50 & nbsp 230 L & nbsp & nbsp & nbsp
Лихтенштейн Все & nbsp 50 & nbsp 220 J & nbsp & nbsp & nbsp
Литва Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Люксембург Все a.c. 50 1,3 230/400 F 2,4 да 1,2
Макао Все & nbsp 50 & nbsp 220 D & nbsp & nbsp & nbsp
Македония Все a.c. 50 1,3 220/380 C, F 2,4 да & nbsp
Мадагаскар Все перем. 50 1,3 127/220, 220/380 C, D, E, J, K 2,3,4 да 1,2
Малави Все a.c. 50 1,3 230/400 G 3,4 нет 3
Малайзия Все перем. 50 1,3 240/415 G 2,3 да 1,2,7
Мальдивы Все & nbsp 50 & nbsp 230 D & nbsp & nbsp & nbsp
Mali Все a.c. 50 1,3 220/380 C, E 3,4 нет 1,2
Мальта Все перем. 50 1,3 240/415 G 2,4 да 1,2
Мартиника Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Мавритания Все a.c. 50 1,3 220/380 C 2,3 нет 1,2,5
Маврикий Все перем. 50 1,3 230/400 G 2,4 да 1,2
Мексика Все a.c. 60 1,3 127/220 A, B 2,3,4 да 1
Микелон Все & nbsp 60 & nbsp 115 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Молдова Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Monaco Все a.c. 50 1,3 127/220, 220/380 C, D, E, F 2,4 да & nbsp
Монголия Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Черногория Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Montserrat All & nbsp 60 & nbsp 230 G & nbsp & nbsp & nbsp
Марокко Асила, Беррешид, Касабланка, Чауэн, Эль-Джадида, Фес, Касба-Тадла, Хурибга, Ксар-Эль-Кебир, Ксар-эс-Сук, Лараче, Марракеш, Мекнес, Мидельт, Мохаммедия, Надор, Уарзазет, Уэцзан, Раба Сафи, Сефру, Сеттат, Танжер, Тарудант, Таза, Тетуан, Тизнит , Юсуфия а.c. 50 1,3 127/220 C, E 2,4 да 1,2
Марокко Бени-Меллал, Уэд-Зем, Сиди Касем, Сиди Слиман, Сук-Эль-Арба Гарб а.к. 50 1,3 127/220, 220/380 C, E 2,4 да 1,2
Марокко Эль-Хосейма, Хемиссет, Хенифра а.c. 50 1,3 220/380 C, E 2,4 да 1,2
Марокко Агадир перем. 50 1,3 220/380 C, E 2 да 1,2,3
Мозамбик Все a.c. 50 1,3 220/380 C, D, F 2,4 да 2
Намибия Все перем. 50 1,3 220/380 C 2,4 да 1,2
Непал Все a.c. 50 1,3 220/380 C, D 2,4 нет 1
Нидерланды Все перем. 50 1,3 220/380 C, F 2,3,5 да 1
Нидерландские Антильские острова Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Новая Каледония Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Новая Зеландия Все a.c. 50 1,3 230/400 H 2,3,4 да 1,2
Никарагуа Все перем. 60 1,3 120/240 A, B, G, H, I 2,3,4 да & nbsp
Нигер Все a.c. 50 1,3 220/380 A, C, E 2,4 нет & nbsp
Нигерия Все перем. 50 1,3 220/380 C, D, H 2,4 да 1
Остров Норфолк Все & nbsp 50 & nbsp 240 I & nbsp & nbsp & nbsp
Остров Северная Мариана Все & nbsp 60 & nbsp 115 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Норвегия Все a.c. 50 1,3 220/380 C, F 2,4 да & nbsp
Oman Все a.c. 50 1,3 240/415 H 3,4 да 2
Пакистан Все а.c. 50 1,3 230/400 B, C, D 3 нет 1
Палау Все перем. 60 1,3 120/240 A, B 4 нет & nbsp
Панама Все a.c. 60 1,3 120/240 A, B, I 2,4 да & nbsp
Папуа-Новая Гвинея Все & nbsp 50 & nbsp 240 I & nbsp & nbsp & nbsp
Paraguay All a.c. 50 1,3 220/380 C 2,4 да и nbsp
Перу Все перем. 60 1,3 220/380 A, C 2,4 да & nbsp
Филиппины Все a.c. 60 1,3 240 A, B, C, D, G 2,3 да 1,2
Остров Питкэрн Все & nbsp 50 & nbsp 240 D & nbsp & nbsp & nbsp
Польша Все a.c. 50 1,3 220/380 C, E 3,4 да & nbsp
Португалия Все перем. 50 1,3 220/380 C, F 2,3,4 да 1
Пуэрто-Рико Все & nbsp 60 & nbsp 120 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Катар Все a.c. 50 1,3 240/415 D, G 2,3,4 да & nbsp
Румыния Все a.c. 50 1,3 220/380 C, F 2,3,4 нет 3
Россия Все а.c. 50 1,3 220/380 C 2,4 да & nbsp
Руанда Все перем. 50 1,3 220/380 C, J 2,4 да и nbsp
Сент-Китс-Невис Все и nbsp 60 & nbsp 230 G & nbsp & nbsp & nbsp
Сент-Люсия Все & nbsp 50 & nbsp 240 G & nbsp & nbsp & nbsp
Saint Pierre and Miquelon All & nbsp 60 & nbsp 115 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
San Marino Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Sao Tome and Principe All 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Саудовская Аравия Все a.c. 60 1,3 127/220 A, B, F, G 2,3,4 да 3
Сенегал Все перем. 50 1,3 127/220 C, D, E, K 2,3,4 нет 1,3
Сербия Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Сейшельские острова Все a.c. 50 1,3 240/450 D, 2,4 да & nbsp
Sierra Leone Все перем. 50 1,3 230/400 D, G 2,4 нет & nbsp
Сингапур Все a.c. 50 1,3 230/400 D, G 2,3 да 1
Словакия Все & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Словакия Все a.c. 50 1,3 220/380 E 2,4 да 1
Словения Все перем. 50 1,2 220 E, C 2,3 да & nbsp
Соломоновы Острова Все & nbsp 50 & nbsp 240 I & nbsp & nbsp & nbsp
Сомали Berbera a.c. 50 1,3 230 C 2,3 да & nbsp
Сомали Brava a.c. 50 1,3 220/440 C 2,4 да & nbsp
Сомали Chisimaio a.c. 50 1,3 220 C 2,3 нет & nbsp
Сомали Харгейса a.c. 50 1,3 220 C 2,3 да & nbsp
Сомали Merca a.c. 50 1,3 110/220 C 2,4 нет & nbsp
Сомали Могадишу перем. 50 1,3 220/380 C 2,4 нет & nbsp
Южная Африка Альбертон, Бракпан, Каледон, Кейптаун, Карлтонвилл, Де Аар, Дурбан, Восточный Лондон, Йоханнесбург, Кимберли, Кинг Уильямс, Крюгерсдорп, Ледисмит, Н., Мальмсбери, Оудсхорн, Парис, Питермарицбург, Квинстаун, Робертсон, Рустенбург, Сенекал, Талбаг, Юйт nhage, Umkomaas, Vereeniging, Welkom a.c. 50 1,3 220/380 D 2,3 да 1,2,4
ЮАР Бенони, Крадок, Джермистон, Клерксдорп, Кронстад, Паарл, Рудепорт, Сомерсет-Уэст, Умтата, Апингтон, Вирджиния, Фрайхейд, Уолфиш-Бей, Веллингтон, Вустер a.c. 50 1,3 230/400 D 2,3 да 1,2,4
Южная Африка Beaufort West, Boksburg переменный ток 50 1,3 230/400 D 2,4 да 1,2,4
Южная Африка Вифлеем, Блумфонтейн а.c. 50 1,3 220/380 D 2,4 да 1,2,4
Южная Африка Grahamstad a.c. 50 1,3 250/430 D 2,3 да 1,2,4
Южная Африка Порт-Элизабет a.c. 50 1,3 250/433 D 2,3 да 1,2,4
Южная Африка Претория a.c. 50 1,3 240/415 D 2,3 да 1,2,4
Южная Африка Спрингс a.c. 50 1,3 220/380, 230/400 D 2,3 да 1,2,4
Южная Африка Stellenbosch a.c. 50 3 220/380 D 2,3 да 1,2,4
Испания Все а.c. 50 1,3 220/380 C, F 2,3,4 да 1,8
Шри-Ланка Все перем. 50 1,3 220/440 B, C, D, G, H, K 2,3 нет 1,3
Сент-Винсент и Гренадины Гренадинские острова & nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
ул.Винсент и Гренадины Сент-Винсент & nbsp 50 & nbsp 230 G & nbsp & nbsp & nbsp
Судан Все перем. 50 1,3 240/415 C, D 2,4 да 1
Суринам Все a.c. 60 1,3 127/220 C, F 2,3,4 да и nbsp
Свальбард Все и nbsp 50 & nbsp 220 C, E & nbsp & nbsp & nbsp
Свазиленд Все a.c. 50 1,3 230/400 D 2,4 да & nbsp
Швеция Все перем. 50 1,3 230/400 C, F 2,3,4,5 да 1,2
Швейцария Все a.c. 50 1,3 220/380 C, J 2,3,4 да 1,2
Сирия Все перем. 50 1,3 220/380 C 2,3 нет & nbsp
Тайвань Все a.c. 60 1,3 110/220 A, B 2,3,4 да 1
Таджикистан Все перем. 50 1,3 220/380 C, I 2,3 нет & nbsp
Танзания Все a.c. 50 1,3 220/380 C, D, G 2,4 да 1,2,3
Таиланд Все перем. 50 1,3 220/380 A, B, C, E, F 2,4 да 1,3
Того Все a.c. 50 1,3 127/220, 220/380 C 2,4 да & nbsp
Tonga Все & nbsp 50 & nbsp 240 I & nbsp & nbsp & nbsp
Тринидад и Тобаго Все a.c. 60 1,3 115/230, 230/400 A, B 2,3,4 да 3
Тунис Все перем. 50 1,3 220/380 C, D, E 2,4 да 1,2,3
Турция Все а.c. 50 1,3 220/380/154 C, F 2,3,4 да 1
Туркменистан Все перем. 50 1,3 220/380 B, F 2,3 да & nbsp
Острова Теркс и Кайкос Все & nbsp 60 & nbsp 110 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Тувалу Все & nbsp 50 & nbsp 220 I & nbsp & nbsp & nbsp
U.Южные Виргинские острова Все & nbsp 60 3 120 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Уганда Все перем. 50 1,3 240/415 G 2,4 нет 1,2
Украина Все а.c. 50 1,3 220/380 C 2,4 да 1
Объединенные Арабские Эмираты Все перем. 50 1,3 220/380 C, D, G 2,4 да & nbsp
Великобритания Все a.c. 50 1,3 230/415 C, G 2,4 да 1,2,3
США Все & nbsp 60 & nbsp 120 A, B & nbsp & nbsp & nbsp
Уругвай Все a.c. 50 1,3 220/380 C, F, I, L 2,4 да 2,3,6
Узбекистан Все а.к. 50 1,3 220/380 C, I 2,4 да & nbsp
Vanuatu All & nbsp 50 & nbsp 220 I & nbsp & nbsp & nbsp
Венесуэла Все a.c. 60 1,3 110/220 A, B, H 2,3,4 да & nbsp
Вьетнам Дананг, Хуэ, Нячанг 50 1,3 127/220 A, B, C, E, F 2,4 нет & nbsp
Вьетнам Кантхо, Ханой ac. 50 1,3 127/220, 220/380 A, B, C, E, F 2,4 нет & nbsp
Вьетнам Далат, Сайгон a.c. 50 1,3 120/208, 220/380 A, B, C, E, F 2,4 нет & nbsp
Вьетнам Ban Me Thuot (Sic) a.c. 50 1,3 220/380 A, B, C, E, F 2,4 нет & nbsp
Вьетнам Ханх Хунг (Soc Trang3) ac 50 1,3 220/380 A, B, C, E, F 2,4 нет & nbsp
Западное Самоа Все a.c. 50 1,3 230/400 H 2,3,4 да & nbsp
Йемен Все a.c. 50 1,3 220/380 A, C, G 2,4 нет & nbsp
Замбия Все a.c. 50 1,3 220/380 C, D, G 2,4 да 1,2,4
Зимбабве Все перем. 50 1,3 220/380 D, G 2,3,4 да 4

Теперь электричество течет через континенты благодаря постоянному току

У ветров Оклахомы плохая репутация.В 1930-х годах они взбивали его перепаханный верхний слой почвы в бурлящую черную метель Пыльной чаши. Ветры унесли людей, обездоленных Стейнбека, прочь от источников средств к существованию на запад, в Калифорнию.

Сегодня устойчивый ветер попрошайки — это сила созидания, а не разрушения. Ветряные турбины могут вырабатывать из них электроэнергию по невероятно низким ценам. К сожалению, местная электросеть не обслуживает достаточно людей, чтобы соответствовать этому потенциальному источнику питания. Города, которые могли бы его использовать, находятся далеко.

Итак, ветряная электроэнергия Оклахомы будет экспортироваться. Позже в этом году, если судебные иски позволят, начнутся работы на специальном кабеле протяженностью 1100 км (700 миль) между деревней и западной оконечностью Теннесси. Там он соединится с Управлением долины Теннесси и его 9-миллионными потребителями электроэнергии. По равнинам и Восточной линии, как известно, будет нести 4 000 МВт. Этого электричества почти достаточно для питания Большого Лондона. Для этого будет использоваться постоянный ток (DC), а не переменный ток (AC), который обычно используется в электрических сетях.И он будет работать при более высоком напряжении, чем в таких сетях — 600 000 вольт, а не 400 000.

Этот соединитель сверхвысокого напряжения постоянного тока (UHVDC) для дальней связи будет первым в своем роде в Америке. Но проблема, с которой он помогает, актуальна везде. При необходимости ископаемое топливо можно доставлять на электростанции вдали от шахт и колодцев, но там, где вырабатывается энергия ветра, солнца и гидроэлектроэнергии, переговоры не обсуждаются. И хотя ископаемое топливо можно перемещать, это нежелательно.В частности, транспортировка угля обходится дорого. Лучше сжечь его на устье и вместо этого транспортировать произведенную электроэнергию.

Однако для передачи энергии на тысячи километров требуется технология, отличная от технологии переменного тока, которая сейчас используется для ее передачи на десятки или сотни километров по местным сетям. Для этого в Китае, Европе и Бразилии, а также в Оклахоме строится новая электрическая инфраструктура. Некоторые называют результаты «суперсетками» постоянного тока.

Более высокое напряжение

Повсеместное распространение

переменного тока связано с так называемой «войной токов», сопровождавшей электрификацию в 1880-х и 1890-х годах. Когда электричество течет по линии как переменный ток, энергия распространяется как волна. Когда он течет как постоянный ток, колебаний нет. Оба работают хорошо, но решающим фактором в пользу AC в 19 веке был трансформатор. Это позволяет повышать напряжение переменного тока после генерации для более эффективной передачи на большие расстояния, а затем снова снижать на другом конце линии для снабжения домов потребителей и предприятий.В то время в области постоянного тока такого прорыва не было.

Когда, в конце концов, в 1920-х годах появился ртутный дуговой клапан, переменный ток был закреплен. Даже твердотельный тиристор, двоюродный брат транзистора, изобретенного в 1950-х годах, не давал больших преимуществ по сравнению с десятками или сотнями километров, которые, как правило, покрывали электрические сети. Были построены некоторые высоковольтные линии постоянного тока, например, под Ла-Маншем, соединяющие Великобританию и Францию. Но это было оправдано особыми обстоятельствами.В случае канала связи, например, прокладка линии переменного тока через воду создает электромагнитные взаимодействия, которые рассеивают много энергии.

На трансконтинентальных дистанциях баланс преимуществ смещается. По мере того, как напряжение растет, чтобы протолкнуть ток дальше, переменный ток использует (и, таким образом, тратит впустую) постоянно увеличивающееся количество энергии в задаче проталкивания его колебаний через линию. У постоянного тока такой проблемы нет. Также дешевле строить междугородные электрические линии постоянного тока.В частности, их опоры меньше занимают площадь, потому что каждый кабель постоянного тока может передавать гораздо больше энергии, чем эквивалентный кабель переменного тока. По общему признанию, тиристоры дороги — преобразовательные подстанции с тиристорами, которые повышают и понижают напряжение на равнинах и восточной линии, будут стоить около 1 миллиарда долларов, что составляет две пятых общей суммы счета за проект. Но сверхвысокие напряжения, необходимые для трансконтинентальной передачи, по-прежнему лучше всего достигаются с помощью постоянного тока.

Тем не менее, несмотря на все волнения вокруг Равнин и Восточной Линии, в последнее время в мир UHVDC Америка все же пришла как Джонни.Страны Азии далеко впереди, в частности Китай. Как видно из карты в верхней части этого фрагмента, строительство линий сверхвысокого напряжения постоянного тока там бурно развивается. Этот бум вызван географией. Три четверти угля Китая находится на крайнем севере и северо-западе страны. Четыре пятых его гидроэлектростанции находится на юго-западе. Однако большинство жителей страны проживают на востоке, в 2 000 км или более от этих источников энергии.

Использование сверхвысокого напряжения постоянного тока в Китае началось в 2010 году, когда было завершено строительство линии на 800 000 вольт от плотины Сянцзяба в провинции Юньнань до Шанхая.Его мощность составляет 6 400 МВт (соответствует средней потребляемой мощности в Румынии). Линия Цзиньпин-Сунан, завершенная в 2013 году, несет 7200 МВт от гидроэлектростанций на реке Ялонг в провинции Сычуань в провинцию Цзянсу на побережье. Самый большой строящийся соединитель, линия Чанцзи-Гуцюань, будет передавать 12000 МВт (половина среднего энергопотребления Испании) на расстояние более 3400 км из богатого углем и ветром региона Синьцзян на крайнем северо-западе в Аньхой. провинция на востоке. Это путешествие настолько длинное, что для этого требуется 1.1 м вольт, чтобы протолкнуть ток к месту назначения.

Бум UHVDC в Китае оказался настолько успешным, что State Grid, монополистическая электроэнергетическая компания страны, которая стоит за ним, начала строить в других местах. В 2015 году State Grid выиграла контракт на строительство линии длиной 2500 км в Бразилии от гидроэлектростанции Белу-Монте на реке Шингу, притоке Амазонки, до Рио-де-Жанейро.

Сосед Китая Индия следует его примеру, хотя его линии строят европейские и американские компании, а именно ABB, Siemens и General Electric.По линии северо-восточной Агры протяженностью 1700 км идет гидроэлектроэнергия из Ассама в Уттар-Прадеш, один из самых густонаселенных районов страны. После завершения и работы на максимальной мощности он будет передавать 6000 МВт. При существующем уровне спроса этого хватит на 90 млн индийцев. Другая линия страны, также 6000 МВт, несет электроэнергию на 1400 км от угольных электростанций около Чампы в Чхаттисгархе до Курукшетры в Харьяне, по пути проходя через Дели.

Передозировка

Несмотря на свою ценность, трансконтинентальные связи, такие как в Китае, Бразилии и Индии, не единственное применение для сверхвысокого напряжения постоянного тока.Электричество не зря называют «током». Он действительно ведет себя очень похоже на жидкость, включая разветвление по нескольким каналам, если есть возможность. Эта тенденция к разветвлению — еще одна причина, по которой трудно направить энергию на большие расстояния через сети переменного тока, поскольку, будучи сетями, они состоят из множества соединенных между собой линий. Несмотря на то, что соединители UHVDC называются суперсетями, они редко являются настоящими сетями. Скорее, это, как правило, двухточечные ссылки, разветвление которых невозможно.Поэтому некоторые коммунальные предприятия используют их для передачи электроэнергии на относительно короткие расстояния, а также на более длинные.

Одним из таких предприятий является компания 50Hertz, которая управляет сетью на северо-востоке Германии. Почти половина энергии, которую он поставляет, поступает из возобновляемых источников, особенно ветра. Фирма хотела бы отправить большую часть этого на густонаселенный юг Германии, а затем в Австрию, но любая дополнительная мощность, которую она вкладывает в свою собственную сеть, в конечном итоге распространяется на соседние польские и чешские сети — к всеобщему раздражению.

50Hertz решает эту проблему с помощью новой линии UHVDC, введенной в эксплуатацию в партнерстве с другими операторами сетей Германии. Эта линия, SuedOstLink, , подключится к подстанции Meitingen в Баварии, заменив энергию выведенных из эксплуатации южно-германских атомных станций. А у Бориса Шухта, босса 50Hertz, планы посерьезнее. Он говорит, что в течение десяти лет UHVDC протянется от севера Швеции до Баварии. После этого он предвидит развитие в Европе настоящей сети сверхвысокого напряжения постоянного тока, в которой линии фактически соединяются друг с другом.

Это потребует новой технологии — специальных автоматических выключателей для изоляции неисправных кабелей и нового коммутационного устройства — для управления потоками тока, которые не просто идут от точки A к точке B. из возобновляемых источников энергии намного проще. Когда в Германии дует сильный ветер, но спрос на производимую таким образом электроэнергию невелик (например, ночью), линии сверхвысокого напряжения постоянного тока могут отправлять ее на скандинавские гидроэлектростанции, чтобы перекачивать воду вверх над турбинами.Это будет хранить электричество как потенциальную энергию, готовую к высвобождению при необходимости. Как источники возобновляемой энергии часто расположены неудобно, так и лучшие хранилища энергии. UHVDC позволяет соединять генераторы и хранилища вместе, создавая сеть возобновляемых ресурсов и гидроэлектрических «батарей».

В Азии нечто подобное может появиться в большем масштабе. State Grid планирует к 2030 году задействовать 23 двухточечных канала UHVDC. Но она хочет стать больше.В марте 2016 года он подписал меморандум о взаимопонимании с российской фирмой Россети, японской SoftBank и корейской KEPCO, согласившись на долгосрочное развитие азиатской суперсети, предназначенной для транспортировки электроэнергии из ветреной Сибири в мегаполисы. Сеула.

Этот проект напоминает провальный европейский проект Desertec, преследовавший аналогичные цели. Но Desertec начинала сверху вниз с грандиозной мечтой экспортировать почти безграничные источники солнечной энергии из Сахары в Европу.Сегодняшние идеи для азиатских и европейских суперсетей продиктованы реальными потребностями сетевых операторов.

Такие проекты — как транснациональные, так и трансконтинентальные — несут в себе риски, выходящие за рамки чисто технологических. Передать на аутсорсинг значительную часть производства электроэнергии соседу — значит вложить огромное доверие в политическую стабильность и добросовестность этого соседа. Отсутствие такого доверия было действительно одной из причин, по которой Desertec потерпела неудачу. Но если удастся установить доверие, польза будет огромной.Обдуваемые ветрами и выжженные солнцем пустыни Земли могут, если они будут правильно подключены, обеспечить человечество большим количеством чистой и дешевой энергии. Технология для этого есть. Вопрос в том, существует ли политическая воля.

Эта статья появилась в разделе «Наука и технологии» печатного издания под заголовком «Возникновение суперсети»

(PDF) Наблюдение за индуцированным внешним переменным током постоянным напряжением, пропорциональным установившемуся току в сверхпроводящих контурах

ПИСЬМА В ЖЭТФ Т.77 № 7 2003

НАБЛЮДЕНИЕ ЗА НАПРЯЖЕНИЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА ВНЕШНЕГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 375

(0) / (1 — T / Tc) ≈ 0,0025 мкм2 / (1 — T / Tc) ≈ 0,1 мкм2, что

кинетическая индуктивность Lkin ≈ m0.5l / 4e2nswsw ≈

µ00.5l (T) / sw ≈ 4 · 10–11 Гн превышает геометрическую индуктивность

. Сопротивление в нормальном состоянии Rn, n ≈ 15 Ом для

узкая половина соответствует времени релаксации

Lkin / Rn ≈ 0,3 · 10–11 с. Измеренные значения Vdc =

〈Vw〉 t = 〈RnIn〉 t

, эл.g., через узкую половину 〈In〉 t> Vdc / Rn, n

превышает Iacsn / (sn + sw) и близко к Iacsn / (sn + sw) + Ip

в сверхпроводящем состоянии. Например, для CVC

, показанного на рис. 4, Vdc ≈ 7,4 мкВ на одну петлю при Iac ≈

0,7 мкА, что соответствует 〈In〉 t> Vdc / Rn, n ≈ 0,49 мкА,

Iacsn / (sn + sw) ≈ 0,23 мкА, а Iacsn / (sn + sw) + Ip ≈

0,6 мкА.

Поскольку петля находится в сверхпроводящем состоянии

с Rl = 0 при | Iac | / (sn + sw)

переход в обычное резистивное состояние с Ip = 0 при

| Iac | / (sn + sw)> jc, только динамическое резистивное состояние с

〈Ip〉 t ≠ 0 и 〈Rl〉 t> 0 может вносить вклад в постоянное напряжение

В (Φ / Φ0) ∝ Ip.По этой причине усредненное по времени значение напряжения

, возраст V (Φ / Φ0) = можно оценить как V =

(Vdc, n∆Θn — Vdc, w∆Θw) / Θ, где ∆Θn и ∆Θw —

частей периода Θ = 1 / f, в течение которых jc — Ip / sn <

| ∆Isin (2πft) | / (sn + sw)

| ∆Isin (2πft) | / (sn + sw)

— это средние напряжения, индуцированные в это время.

Амплитуда колебаний V (Φ / Φ0) максимальна при jc —

Ip / sn <∆I / (sn + sw)

индуцируется только для одного из переменного тока. текущие направления

(рис.5) и V = Vdc, n∆Θn / Θ. При ∆I / (sn + sw)> jc + Ip / sw,

среднее по времени напряжение V = (Vdc, n∆Θn — Vdc, w∆Θw) / Θ

резко уменьшается из-за появления

резистивное состояние с –Vdc, w∆Θw / Θ для противоположно направленного Iac

(рис. 5). Однако амплитуда колебаний

для V (Φ / Φ0) все еще отлична от нуля, поскольку ∆Θn и ∆Θw различаются по величине на

(рис. 4). Дальнейшее уменьшение этой амплитуды на

с увеличением ∆I (рис.2, 6) можно объяснить

уменьшением ∆Θn и ∆Θw (рис. 4). Зависимость

Vdc (∆Θn — ∆Θw) / Θ = Vdc∆τ (∆I), где

∆τ (∆I) = (∆Θn — ∆Θw) / Θ рассчитывается с параметрами

Ic ≈ 4,5 мкА и Ip ≈ 0,5 мкА и достаточно хорошо описывает зависимость | V | max (∆I)

(рис. 6) в приближении Vdc, n ≈ Vdc, w ≈ Vdc ≈ 25 мкВ

.

Таким образом, наблюдаемые в [4] колебания напряжения V (Φ / Φ0)

могут быть вызваны шумом широкого спектра

.Поскольку критический ток и критическое значение

∆Icr уменьшаются до нуля по мере приближения к Tc, эти колебания могут быть вызваны при T ≈ Tc шумом малой интенсивности,

и системой асимметричных сверхпроводящих контуров.

может использоваться для их обнаружения.

Мы благодарны В.А. Тулину за обсуждение результатов

. Работа поддержана Президиумом

Российской академии наук в рамках фундаментальной программы

«Низкоразмерные квантовые структуры

.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тинкхэм М. Введение в сверхпроводимость

(Макгроу-Хилл, Нью-Йорк, 1975; Атомиздат, Москва,

, 1980).

2. Литтл У., Паркс Р. Д., Phys. Rev. Lett. 9, 9 (1962).

3. Кулик И. О., Ж. Эксп. Теор. Физ. 58, 2171 (1970) [Сов.

Phys. ЖЭТФ 31, 1172 (1970)].

4. Дубонос С.В., Кузнецов В.И., Никулов А.В.,

В.А. Тулин, Тезисы Всероссийской научной и

Технической конференции по микро- и наноэлектронике

2001 (2001), Vol.2, P2-25; Дубонос С.В., Кузь-

нецов В.И., Никулов А.В., Материалы 10-го национального симпозиума по наноструктурам: физика и технология

(Физико-технический институт, Санкт-Петербург,

2002), с. 350.

5. H. Vloeberghs, V. V. Moshchalkov, C. van Haesendonch,

et al., Phys. Rev. Lett. 69, 1268 (1992).

6. Никулов А.В., Phys. Ред. B 64, 012505 (2001).

Переведено В. Сакун

λL

2

λL

2

tVdc / Θd

Θ

Экспертные оценки будущего постоянного тока в зданиях

недавние исследования и устройств в основном пришел к выводу, что эти системы обладают потенциалом для получения умеренной энергии и экономии затрат в жилых и коммерческих зданиях за счет централизации и сокращения количества преобразователей энергии, обслуживающих нагрузку здания, и реализации эффективных внутренних конечных потребителей постоянного тока [1–3].При поддержке этих результатов исследователи, производители и отраслевые группы теперь обращают свое внимание на демонстрационные проекты и разработку продуктов и стандартов, чтобы извлечь выгоду из того, что рассматривается как новый рынок энергоэффективных устройств и услуг [4–7]. Но инвестиции в технологии постоянного тока могут быть преждевременными. Широкое распространение микросетей постоянного тока будет зависеть от ряда факторов, лишь часть из которых была учтена в ходе проведенного на данный момент инженерно-экономического анализа.

В этой статье мы исследуем нетехнические препятствия на пути более широкого внедрения цепей и устройств постоянного тока в жилых и коммерческих зданиях. Многие из таких препятствий были выявлены в предыдущих исследованиях, но не проанализированы подробно. К ним относятся, в частности, отсутствие стандартов, небольшие рынки для устройств и компонентов постоянного тока, неопределенное взаимодействие с коммунальными предприятиями и общественное мнение о том, что постоянный ток является опасным или чужеродным [1, 3, 8, 9]. Лучшее понимание этих препятствий может служить источником информации и направлять будущие исследования и разработки, чтобы минимизировать или устранить их влияние на развертывание DC.

Текущие исследования и разработки систем питания постоянного тока для зданий являются международными [8, 10–15]. В Японии и Южной Корее партнерство между правительством, академическими и промышленными группами сделало эти две страны лидерами в технологическом развитии зданий и микросетей с питанием от постоянного тока [8]. Вместе с этими странами базирующийся в США EMerge Alliance возглавляет разработку стандартов для упрощения и ускорения внедрения систем питания постоянного тока в зданиях. По мере того, как эти стандарты набирают обороты, внимание теперь обращается на дополнительные проблемы, связанные с внедрением зданий постоянного тока.Многие из них связаны с различными стандартами, кодексами и другими нормативными актами, которые в значительной степени определены и приняты на национальном уровне, что делает многие из этих проблем специфическими для каждой страны. Таким образом, хотя будущее зданий постоянного тока будет определяться международными исследованиями и разработками, в центре внимания данной статьи находятся Соединенные Штаты, где эти нетехнические проблемы относительно хорошо изучены и предпринимаются усилия по их преодолению.

Экспертное извлечение информации — это инструмент, предназначенный для случаев, когда аналитические методы не могут обработать некоторые факторы, относящиеся к рассматриваемым вопросам исследования.Это делает метод хорошо подходящим для анализа траекторий развития технологий, где текущие исследования и разработки, политические вмешательства, общественное мнение и другие нетехнологические факторы имеют решающее значение для будущего развертывания. Экспертные заключения также полезны для выявления и лучшего понимания ключевых параметров, которые будут определять судьбу появляющихся технологий, и определения важнейших исследований и разработок, необходимых для продвижения этих технологий.

Эти выявления часто направлены на определение субъективных распределений вероятностей ключевых неопределенных параметров, часто связанных с системными затратами, которые могут использоваться для сравнения данной технологии с альтернативами.Например, [16] использовал экспертные заключения для оценки будущих затрат на модули нескольких солнечных фотоэлектрических (ФЭ) технологий при различных сценариях политики. Это позволило сделать выводы не только о будущей конкурентоспособности солнечных фотоэлектрических систем с точки зрения затрат, но и о последствиях различных политических мер.

Такие методы не ограничиваются определением распределений для неопределенных параметров. Рао и др. использовали экспертное заключение для оценки возможных улучшений ключевых параметров, которые определяют производительность и экономическую эффективность существующих технологий улавливания CO 2 , что позволило провести сравнение с более новыми и непроверенными системами [17].В дополнение к оценке 4 ключевых определяющих параметров этих систем, исследование также попросило участников классифицировать 19 исследовательских целей как высокий, средний или низкий приоритет для минимизации общих затрат на предотвращение выбросов CO 2 . Полученные рейтинги позволяют идентифицировать наиболее актуальные исследования и сравнивать их с направленностью недавних исследований в данной области.

Более полное экспертное заключение было проведено совместно Центром принятия решений в области климата и энергетики CMU, Международным советом по управлению рисками и Институтом Пола Шеррера для оценки возможности развертывания малых модульных ядерных реакторов (SMR).На двухдневном семинаре, на котором присутствовало международное собрание ядерных экспертов, формат рабочей тетради использовался для выработки суждений по широкому кругу тем [18, 19]. Этот формат включал традиционные методы определения субъективных распределений вероятностей важных параметров, но также задавал более открытые вопросы и включал различные упражнения, которые помогают выявлять и устранять потенциальные риски и нетехнологические барьеры, которые необходимо будет преодолеть для обеспечения SMR. усыновленный.

Мы принимаем этот формат и применяем его для лучшего понимания проблем и неопределенностей, с которыми сталкивается все более широкое внедрение цепей постоянного тока в жилых и коммерческих зданиях.В разделе 2 мы обсуждаем эти проблемы, как они были определены в существующей литературе. В третьем разделе обсуждаются используемые эксперты и методы выявления. В четвертом разделе представлены результаты сбора информации, а в пятом разделе обсуждаются эти результаты и сделанные выводы.

В существующей литературе по системам постоянного тока в зданиях и микросетях указывается ряд препятствий на пути более широкого внедрения этой технологии. В этом разделе эти препятствия описываются и резюмируются, прежде чем эксперты определят, какие из них являются наиболее серьезными.

2.1. Риск удара током и поражения электрическим током

В настоящее время нет научного консенсуса относительно того, является ли переменный ток (AC) или постоянный ток более вредным с физиологической точки зрения при контакте. Некоторые утверждают, что постоянный ток представляет больший риск, так как удар постоянным током может вызвать сжатие мышц предплечий и рук и прижатие жертвы к оголенному проводнику. Дальзил и Массолья провели исследование в 1940-х и 1950-х годах, чтобы проверить это, измеряя «отпускаемые» токи и напряжения переменного и постоянного тока [20].Хотя эта статья по-прежнему широко цитируется, дизайн исследования и метод тестирования, заключающийся в простом применении электрического разряда до тех пор, пока участники исследования не смогут вытащить электрод, не позволяют сделать какие-либо надежные выводы.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) и стандарт по электробезопасности на рабочем месте являются дополнительным свидетельством неопределенности, связанной с относительной безопасностью систем питания переменного и постоянного тока. В настоящее время NEC не делает различий между переменным и постоянным током для цепей с напряжением менее 600 вольт, что означает, что оба типа цепей соответствуют одним и тем же требованиям функциональной безопасности независимо от формы тока [21].Стандарт электробезопасности на рабочем месте содержит отдельные инструкции для рабочих, приближающихся к открытым проводам переменного и постоянного тока. Однако при распределении напряжения в зданиях рекомендуемые меры предосторожности практически идентичны [22].

Большая часть предварительной работы по разработке стандартов для будущих систем постоянного тока была направлена ​​на минимизацию потенциальных опасностей, связанных с системами постоянного тока, и обеспечение будущего соответствия электрическим нормам. С учетом этого был разработан стандарт занимаемого пространства Emerge Alliance, в результате чего был создан стандарт 24 В постоянного тока, который попадает в обозначение цепи Класса 2 NFPA [9].Цепи класса 2 считаются искробезопасными, обеспечивая «приемлемую защиту от поражения электрическим током» [23]. Цепи с более высоким напряжением не подпадают под эту классификацию, и их необходимо будет спроектировать, установить и проверить, чтобы убедиться, что они не представляют большей опасности поражения электрическим током, чем эквивалентные существующие цепи переменного тока.

2.2. Опасность пожара

Цепи постоянного тока склонны к возникновению дуги во время переключения или размыкания цепи, поскольку отсутствует естественный проход через нулевой ток для гашения дуги, как в цепях переменного тока [24].Поэтому без соответствующей способности гашения дуги цепи постоянного тока могут представлять повышенную опасность возгорания по сравнению с сопоставимыми цепями переменного тока. В продаже имеются автоматические выключатели постоянного тока, которые обеспечивают одну линию защиты от потенциально опасных дуговых замыканий [24]. В цепях переменного тока прерыватели замыкания на землю (GFCI) обеспечивают второй уровень защиты. Назначение этих устройств — предотвратить поражение людей электрическим током при замыканиях на землю при гораздо более низких токах и мощностях, чем требуется для отключения автоматического выключателя [25].Такая же функциональность означает, что эти устройства одновременно снижают риск возгорания из-за небольших дуговых замыканий. К сожалению, GFCI доступны только для защиты цепей переменного тока. Хотя существуют технологические решения для обеспечения аналогичной защиты в цепях постоянного тока, эти устройства еще не доступны на рынке. Это отсутствие GFCI постоянного тока можно рассматривать как постепенное увеличение риска возникновения цепей постоянного тока в зданиях.

2.3. Общественное восприятие DC

Хотя неясно, являются ли цепи постоянного или переменного тока более опасными в случае поражения электрическим током, а пожарная опасность цепей постоянного тока, вероятно, только постепенно выше, чем в цепях переменного тока, общественное восприятие этих рисков будет играть важную роль. роль в определении их принятия.Кроме того, фундаментальное незнание потребителями систем питания постоянного тока может вызвать обеспокоенность у общественности по поводу безопасности, надежности и стоимости цепей и устройств постоянного тока.

Аналогичные опасения возникли в связи с развертыванием интеллектуальных счетчиков. Рэйми и Каррико исследовали восприятие технологий интеллектуальных сетей в ответ на мнение небольшого, но громогласного меньшинства, согласно которому интеллектуальные счетчики создают риски для здоровья, конфиденциальности и затрат [26]. В этом случае потребители в конечном итоге не имеют большого контроля над повсеместным внедрением интеллектуальных счетчиков.Но внедрение цепей постоянного тока будет добровольным, поэтому общественное мнение об этих системах может повлиять на их развертывание.

2.4. Сниженная надежность

Сторонники систем распределения постоянного тока утверждают, что сокращение силовой электроники, необходимой для обслуживания собственных нагрузок постоянного тока, фактически сделает эти устройства более надежными, поскольку их источники питания упрощены [10]. Однако силовая электроника и технологии конечного использования, предлагаемые в качестве замены для наших нынешних устройств переменного тока, в настоящее время не производятся в больших масштабах.В масштабе, необходимом для повсеместного развертывания, это будут, по сути, новые продукты для многих производителей и потенциально могут иметь те же проблемы с надежностью, что и новые устройства.

2,5. Инженеры, электрики, инспекторы, регуляторы и другие лица, незнакомые с системами распределения постоянного тока DC

в зданиях, по-прежнему встречаются редко, поэтому очень немногие профессионалы имеют опыт работы с этими системами. Простое преодоление этой нехватки информации и опыта для проектирования, создания, сертификации и регулирования этих цепей будет сложной задачей.До тех пор, пока у этих специалистов не появится опыт работы с DC, это отсутствие знаний может усилить опасения, связанные с безопасностью, надежностью и стоимостью их внедрения и эксплуатации этих систем.

Тон и др. [27] назвал нехватку квалифицированных электриков проблемой для систем распределения постоянного тока и серверов в центрах обработки данных. Авторы этого отчета призвали к разработке программ обучения как по технике безопасности, так и по повторному вводу в эксплуатацию этих систем.

2.6. Неопределенное взаимодействие с коммунальным предприятием

Нет четкой модели взаимодействия коммунального предприятия со зданием постоянного тока или микросетью. Технический анализ этих систем обычно предполагает, что выпрямитель или двунаправленный инвертор, принадлежащий потребителю, будет установлен после счетчика коммунальных услуг и, следовательно, не должен создавать каких-либо проблем для существующего интерфейса между коммунальными предприятиями и потребителями. Однако потенциальные нетехнические препятствия были идентифицированы и обсуждались Сэвиджем и др. в [9]. К ним относятся неопределенности в отношении чистых измерений, владения коммунальными предприятиями и стандартов возобновляемой электроэнергии.Дополнительные проблемы с существующими коммунальными соглашениями были выявлены в [3]. Эти вопросы были связаны с формулировкой этих соглашений, относящейся только к традиционным системам переменного тока, которые необходимо будет изменить, если системы постоянного тока получат более широкое распространение.

Одна проблема, которая может возникнуть у коммунальных предприятий при широком использовании этих систем, связана с коэффициентами мощности выпрямителей на уровне здания или двунаправленных инверторов. В меньшем масштабе требования к коэффициенту мощности теперь включены в требования ENERGYSTAR для некоторых электронных устройств [28].Аналогичные требования потребуются для больших выпрямителей и двунаправленных инверторов, преобразующих сетевую мощность переменного тока в постоянный ток на уровне здания. При отсутствии этих требований в один прекрасный день могут потребоваться штрафы за коэффициент мощности на бытовом уровне, аналогичные их применению к промышленным потребителям коммунальных предприятий.

2.7. Проблемы качества электроэнергии

В нескольких статьях упоминается улучшение качества электроэнергии как потенциальное преимущество систем питания постоянного тока [1, 29]. Однако есть некоторые разногласия относительно того, так ли это на самом деле.Whaite и др. рассмотрели примеры приложений архитектур постоянного тока и обнаружили, что проблемы качества электроэнергии в центрах обработки данных, домах, телекоммуникационных системах и системах коллектора с возобновляемыми источниками энергии необходимо лучше понимать для правильного проектирования будущих систем постоянного тока [30].

2,8. Нормативная неопределенность

Национальный электротехнический кодекс Национальной ассоциации противопожарной защиты является стандартом, по которому почти каждый штат и муниципалитет в США обеспечивают соблюдение безопасных методов работы с электричеством [31].В настоящее время NEC не делает различий между переменным и постоянным током для цепей с напряжением менее 600 вольт [9]. Хотя это означает, что системы DC технически подпадают под существующий кодекс, отсутствие различий и конкретных ссылок на DC может быть поводом для беспокойства. Savage и др. утверждают, что системы постоянного тока должны быть лучше указаны в этом кодексе, чтобы избежать этой проблемы.

2.9. Отсутствие стандартов

В дополнение к NEC, обеспечивающему безопасные методы работы с электричеством, существует ряд других соответствующих стандартов, которые касаются других аспектов электрических систем зданий.Такие организации, как Национальный институт науки и технологий (NIST), Американский национальный институт стандартов (ANSI), Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) и Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), все поддерживают стандарты, регулирующие такие аспекты. как линейные напряжения и допуски, точность измерения и безопасность устройства. Хотя многие из этих организаций имеют стандарты, которые применяются к системам питания постоянного тока в нишевых ролях, большинство из них никогда не предназначались для широкого публичного внедрения цепей и устройств постоянного тока.

Стандарт 24 В постоянного тока, продвигаемый Emerge Alliance, является наиболее продвинутой попыткой установить стандарт напряжения для цепей постоянного тока в зданиях [6]. Однако это еще не было официально принято правительством или другими органами [2]. Прежде чем системы питания постоянного тока могут быть широко развернуты, необходимо будет разработать и принять применимые стандарты, чтобы гарантировать безопасную, надежную и эффективную работу этих систем.

2.10. Диверсификация зданий и устройств

Внедрение цепей постоянного тока в зданиях будет означать, что устройства и услуги не могут быть универсально обменены между зданиями без указания типа цепи.Это увеличивает неопределенность и усложняет принятие решения о покупке оборудования и перспективы его перепродажи в будущем. Аналогичная проблема была выявлена ​​в [27], которая потребовала дополнительной маркировки, чтобы уточнить, является ли система переменным или постоянным током для персонала, работающего над системой и взаимодействующего с ней.

Контраргумент состоит в том, что повсеместное внедрение DC улучшит взаимодействие между странами и континентами, поскольку определение частоты линии больше не будет проблемой.

2.11. Небольшие рынки для устройств и компонентов постоянного тока

Хотя почти все устройства и компоненты можно заставить работать на постоянном токе, производители увидят риск в обслуживании того, что изначально будет небольшим рынком для первых пользователей. В результате отсутствия эффекта масштаба цены на эти компоненты и устройства в настоящее время намного выше, чем на аналогичные устройства переменного тока [3]. Потребители также могут столкнуться с неуверенностью в приобретении устройств постоянного тока и компонентов у компаний, которые могут отказаться от своих продуктовых линейок постоянного тока или которые могут не существовать, если DC не будет процветать в ближайшем будущем.Это создает сдерживающий фактор, поскольку без внешнего вмешательства и производители, и потребители будут скептически относиться к этому новому рынку, а прогресс и внедрение будут медленными.

3.1. Определение экспертов

Эксперты, участвовавшие в этом исследовании, были из США и имели разное происхождение. Большинство из них поступили из исследовательских институтов, таких как университеты, национальные лаборатории и отраслевые научно-исследовательские институты. Эти участники были определены на основе их недавних публикаций по темам, прямо или косвенно связанным с развертыванием цепей и устройств постоянного тока в домах и коммерческих зданиях.Отраслевые эксперты пришли из компаний, которые в настоящее время либо производят устройства или компоненты для цепей постоянного тока, проявляют интерес к этому новому рынку, либо контролируют и внедряют стандарты, регулирующие безопасность и надежность устройств и компонентов постоянного тока. Многие из этих отраслевых экспертов были определены благодаря их участию в отраслевой группе под названием Emerge Alliance. Это открытая отраслевая ассоциация, занимающаяся разработкой стандартов для применения цепей постоянного тока в коммерческих и телекоммуникационных приложениях [6].Наконец, специалисты-практики, такие как инженеры-электрики, подрядчики и менеджеры проектов, имеющие опыт работы с системами постоянного тока, поделились своим практическим опытом работы с этими системами. Эти люди были идентифицированы на основе их опыта в проектировании, строительстве и эксплуатации микросети постоянного тока, расположенной в Питтсбурге, штат Пенсильвания [4]. В окончательный набор экспертов вошли 17 представителей промышленности (6), исследовательских организаций (6) и специалистов по внедрению или эксплуатации систем постоянного тока (5).

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1. Результаты рейтинга приложений, которые с наибольшей вероятностью будут использовать системы распределения постоянного тока.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Для участия в исследовании было привлечено 32 эксперта. Это число было достигнуто после подробного анализа биографических данных и опыта отдельных лиц. При поиске экспертов нашей первоочередной задачей было найти людей, обладающих необходимыми знаниями для поддержки принятия обоснованных решений относительно будущего систем питания постоянного тока в зданиях.Нашим вторым приоритетом было обеспечение того, чтобы профессиональный опыт этих людей был достаточно разнообразным, чтобы представить широкий взгляд на проблемы и возможности, связанные с этой технологией. Последняя выборка экспертов обеспечивает справедливый баланс между этими двумя конкурирующими приоритетами.

3.2. Протокол выявления

Следуя предыдущим протоколам [18, 32], онлайн-опрос был разработан для сбора и записи ответов от экспертов. Первоначально с людьми связывались по электронной почте, и сбор информации происходил по телефону, в то время как эксперты заполняли онлайн-опрос на своих компьютерах.Ответы либо вводились в онлайн-форму опроса, либо обсуждались по телефону и расшифровывались. Копию материалов и вопросов, включенных в онлайн-опрос, можно найти во вспомогательной информации по адресу stacks.iop.org/ERL/13/074004/mmedia.

Опрос начался с краткого ознакомления с предметом, форматом и целями нашего исследования. Чтобы познакомить участников с доверительными интервалами, которые они будут предоставлять в ответ на упражнения по выявлению, были заданы три вопроса о калибровке.Затем ответы на эти вопросы были предоставлены экспертам, и им была предоставлена ​​обратная связь, чтобы проинформировать их о возможной чрезмерной уверенности в своих ответах. Затем экспертов попросили составить рейтинг приложений, которые с наибольшей вероятностью будут использовать системы питания постоянного тока в ближайшем будущем. За этим последовали два аналогичных упражнения, в которых экспертов просили оценить положительные характеристики, которые являются наиболее убедительными аргументами в пользу более широкого использования DC, и отрицательные характеристики, которые представляют наибольшую проблему для этого принятия.

Затем было описано гипотетическое коммерческое офисное здание, чтобы сформулировать следующие несколько вопросов. Экспертов попросили оценить затраты на внедрение цепей постоянного и гибридного переменного / постоянного тока в этом здании сейчас и в будущем. Затем были установлены стандарты напряжения, и эксперты описали наиболее вероятные напряжения и архитектуру системы для здания. Наконец, был задан ряд открытых вопросов о долгосрочных тенденциях и их влиянии на внедрение, потенциально прорывных технологиях и приоритетах исследований, на которые следует обратить внимание при продвижении вперед.

Ответы экспертов были записаны с помощью инструмента онлайн-опроса, а аудиозаписи интервью были расшифрованы для записи ответов на открытые вопросы для обсуждения. Все ответы были отправлены экспертам для просмотра как их кратких ответов на вопросы, так и их расшифрованных обсуждений.

4.1. Заявки на DC

Экспертам было предложено ранжировать три приложения, которые, по их мнению, с наибольшей вероятностью будут использовать распределение питания постоянного тока в будущем. На рисунке 1 показаны эти результаты.Четыре приложения с наивысшим рейтингом получили центры обработки данных, микросети развивающихся стран, коммерческие здания с цепями переменного и постоянного тока и станции зарядки электромобилей.

Чтобы увидеть, как эти результаты различаются в зависимости от опыта экспертов, рисунок 1 и все последующие рисунки воспроизведены в приложении B, причем эксперты из отрасли, исследований и эксплуатации систем постоянного тока показаны отдельно.

4.2. Основные характеристики DC

На рисунке 2 показаны положительные характеристики цепей постоянного тока, оцененные экспертами, которые являются наиболее убедительными аргументами в пользу более широкого использования постоянного тока в коммерческих и жилых зданиях.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Положительные характеристики постоянного тока.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. Отрицательные характеристики постоянного тока.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Экономия энергии за счет уменьшения преобразования мощности была наиболее часто упоминаемой положительной характеристикой систем постоянного тока.Многие эксперты подчеркнули тот факт, что это был самый большой коммерческий аргумент, который использовался в попытках стимулировать внедрение DC, как причину их ранжирования. Другие заявили, что, хотя экономия энергии является удобной темой для разговора, ее будет недостаточно для широкого внедрения.

Почти так же часто упоминались потенциальные улучшения надежности, предлагаемые распределительными системами постоянного тока и конечными пользователями. Для этого были предложены в основном двоякие причины. Во-первых, уменьшение количества шагов преобразования энергии, необходимых для обслуживания внутренних оконечных устройств постоянного тока, упрощает подверженные сбоям источники питания для этих устройств.Во-вторых, многие эксперты упомянули простоту интеграции хранилища в системы постоянного тока и повысили потенциал создания микросетей на уровне здания для устранения сбоев в электросети. Это было тесно связано со следующим наиболее часто упоминаемым преимуществом, заключающимся в том, что системы постоянного тока обеспечивают эффективное хранение энергии. В ходе обсуждения этих ответов часто описывалось будущее, в котором возобновляемые источники энергии на месте, аккумуляторы и устройства постоянного тока будут подключены к общей шине постоянного тока. DC рассматривался как решение для упрощения и снижения стоимости таких систем.Подобные обсуждения были приведены в качестве причин для следующих двух наиболее часто упоминаемых преимуществ: солнечные фотоэлектрические панели и общая экономия капитальных затрат системы.

Затем экспертам был показан список из 11 отрицательных характеристик, приписываемых цепям постоянного тока из раздела 2, и их попросили определить три, которые представляют наибольшую проблему для более широкого использования этих систем. Несмотря на то, что для широкомасштабного внедрения DC необходимо будет устранить не только три основных таких препятствия, ответы экспертов на это мероприятие позволяют оценить относительную приоритетность этих препятствий в том виде, в котором они понимаются в настоящее время.На рисунке 3 показаны рейтинги экспертов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 4. Оценочная стоимость системы распределения для ( a ) здания постоянного тока в текущих рыночных условиях, ( b ) гибридной системы, обслуживающей только освещение и компьютерные рабочие станции в текущих рыночных условиях, и () c ) и здание постоянного тока на 10 лет вперед.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Небольшие рынки для устройств и компонентов постоянного тока были наиболее часто упоминаемой отрицательной характеристикой систем постоянного тока.Многие эксперты описали это как проблему курицы и яйца, когда производители не решаются создавать устройства и компоненты для небольшого и нестабильного рынка, и поэтому потребители сталкиваются с высокими ценами на несколько доступных устройств.

Аналогичным образом оценивалась характеристика того, что инженеры, электрики, строительные инспекторы, регуляторы и другие специалисты отрасли не знакомы с системами питания постоянного тока. Это препятствует развертыванию систем постоянного тока, поскольку не так много профессионалов, достаточно знакомых с ними, чтобы порекомендовать их на ранних этапах проекта.В качестве побочного эффекта инженеры и электрики сначала будут брать больше за проектирование и установку этих систем. Эти профессии предпочитают следовать проверенным стандартным схемам и эвристикам. Отход от этих стандартных методов требует дополнительного времени для обеспечения безопасности и надежности систем.

Наконец, отсутствие общепринятых стандартов было в более чем половине трех основных отрицательных характеристик экспертов. Стандарты рассматривались прежде всего как средство предоставления производителям технических рекомендаций, на основе которых они могут проектировать и создавать устройства.Но стандарты также были упомянуты как обеспечивающие и потребителям, и производителям некоторую уверенность в том, что системы постоянного тока в зданиях являются проверенной и жизнеспособной технологической альтернативой.

4.3. Стоимость системы распределения постоянного тока

Экспертам было предложено оценить текущие капитальные затраты на оснащение стандартного коммерческого офисного здания цепями постоянного тока. Чтобы уменьшить разброс в ответах, экспертам было предложено рассматривать только саму систему распределения. Дополнительные расходы на силовую электронику, приборы и средства управления на уровне здания сюда не включаются.Эти компоненты добавили бы больших капитальных затрат, которые были намеренно исключены из этого упражнения. Чтобы служить ориентиром, экспертам сказали, что стоимость эквивалентной системы переменного тока, обеспечивающей обслуживание на 1000 ампер с панельными панелями и линиями питания, составляет 3,66 доллара за квадратный фут площади пола [33]. Несомненно, существует неопределенность в отношении этого значения, которое не представлено. Для целей этого упражнения мы предоставляем только точечную оценку стоимости, которая дана в RSMeans, стандартной отраслевой базе данных оценки стоимости строительства.На Рисунке 4 показан оценочный 95% доверительный интервал и наиболее точная оценка затрат для (а) здания, работающего на постоянном токе в текущих рыночных условиях, (б) гибридной системы, обслуживающей только освещение и компьютерные рабочие станции в текущих рыночных условиях, и (в) все Здание ДЦ построят через 10 лет.

Из-за отсутствия уверенности в своих способностях оценить стоимость системы постоянного тока сейчас или в будущем, пять из 17 экспертов не ответили ни на один из трех вопросов в этом упражнении.Из 12 оставшихся экспертов только девять выбрали для оценки текущих системных затрат для всей системы постоянного тока. Остальные трое не думали, что в настоящее время возможно создание системы постоянного тока. Результаты показывают, что большинство респондентов считают, что системы, работающие на постоянном токе, будут — в разной степени — дороже, чем эквивалентные схемы переменного тока. Объясняя свои ответы, эксперты часто упоминали более высокую стоимость оборудования для систем постоянного тока из-за их относительной редкости, но более низкие затраты на рабочую силу в результате низких напряжений, которые позволяют использовать менее квалифицированных рабочих.

Все 12 ответивших экспертов считали, что гибридное здание переменного / постоянного тока теперь возможно, и были готовы предоставить оценку затрат. Ответы показывают, что девять экспертов полагают, что такая система может снизить капитальные затраты по сравнению с традиционной системой кондиционирования воздуха, в то время как двое других считают, что та же самая система может более чем вдвое превышать базовую стоимость переменного тока.

Наконец, экспертов попросили оценить затраты на систему, работающую только на постоянном токе, на 10 лет вперед, предполагая, что не будет никакого серьезного вмешательства извне, чтобы предотвратить или препятствовать внедрению систем постоянного тока.Из 12 ответивших экспертов 1 не верил, что система постоянного тока будет возможной даже после 10 лет разработки. Большинство оценок показывают будущие диапазоны затрат на системы постоянного тока, которые либо включают текущую стоимость системы переменного тока, либо немного ниже ее. Два ответа от экспертов E и L показывают, что цены на эти системы немного вырастут в течение следующих 10 лет. Это идет вразрез с типичными тенденциями новых технологий, которые со временем снижают затраты на обучение и экономию на масштабе. Хотя эти ответы в явной форме не обсуждались, эти результаты, вероятно, указывают на изменение технологий и увеличение затрат на силовую электронику в распределительных цепях постоянного тока внутри зданий в течение следующего десятилетия.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Ожидаемые экспертами уровни напряжения и формы тока.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Приведенные здесь значения дают лишь приблизительную оценку текущих и будущих затрат на системы распределения постоянного тока в зданиях. Хотя эти результаты являются лишь приблизительными оценками, они показывают, что большинство экспертов считают, что эти системы могут обеспечить небольшую экономию затрат по сравнению с традиционной системой переменного тока.В качестве альтернативы они также могут быть значительно дороже в следующие десять лет.

4.4. Стандарты

Ссылаясь на то же гипотетическое коммерческое офисное здание, экспертов попросили определить уровни напряжения и формы тока, которые, скорее всего, будут видны в будущих зданиях, подключенных к цепям постоянного тока. На рисунке 5 показаны ответы экспертов. На рисунке слева показаны уровни напряжения и формы тока, выбранные каждым экспертом, а на рисунке справа показано, сколько раз выбиралась каждая комбинация.

Два наиболее распространенных уровня напряжения: 48 В постоянного тока и 380 В постоянного тока, за которыми следуют 24 В постоянного тока, 120 В переменного тока и 480 В переменного тока. 48VDC был описан как замена стандарта 120AC. Он будет обслуживать нагрузки аналогичного размера, не будет страдать от таких потерь в линии, как предлагаемые более низкие замены, и будет доступен на уровне штекера без проблем с безопасностью. 380 В постоянного тока использовалось для более высоких нагрузок, и переход к этому уровню был обусловлен его продвижением и существующим использованием в центрах обработки данных, которые можно было бы легко перенести на другие здания и нагрузки.24VDC был описан для обслуживания небольшой электроники и освещения, а продвижение отрасли было названо причиной конвергенции на этом уровне. Часто упоминалось поддержание распределительной цепи 120 В переменного тока, чтобы дать возможность продолжить использование существующих устройств в будущих гибридных зданиях. И, наконец, 480 В переменного тока было описано для больших нагрузок, таких как оборудование HVAC, где альтернатива постоянного тока может быть недоступна.

Пять экспертов описали гибкие цепи напряжения, чаще всего на низких уровнях напряжения для обслуживания небольших нагрузок.Подобно спецификации USB Power Delivery, эти схемы были описаны как имеющие возможность подавать различные напряжения постоянного тока на устройства, которые передают требуемое напряжение в схему. Таким образом, эти типы схем способны обслуживать электронные устройства с различными уровнями напряжения в общей цепи.

Затем экспертов спросили, есть ли у них какие-либо опасения по поводу систем, которые они описали как наиболее вероятные для внедрения. Если они выявляли такие проблемы, их просили описать архитектуру системы, которую следует принять.На этот вопрос было два общих ответа: что стандарт 24 В постоянного тока, к которому, похоже, стремится промышленность, слишком низкий, и что более высокие напряжения будут иметь преимущества, когда доступна генерация на месте. Считалось, что 24 В постоянного тока генерируют слишком большие потери в линии, а 48 В постоянного тока снизят их и будут столь же безопасными. 48VDC также имеет то преимущество, что используется в телекоммуникационной отрасли на протяжении десятилетий, а это означает, что опыт и некоторые компоненты уже существуют и доказали свою безопасность и надежность. Для более высоких напряжений эксперты указали распределительные шины от 760 до 1000 В постоянного тока для сбора энергии от солнечных батарей.Они должны быть понижены перед распределением по микросети при напряжениях, указанных выше.

4.5. Долгосрочная жизнеспособность

Как указали выше эксперты, одним из основных преимуществ цепей постоянного тока в зданиях является экономия энергии за счет сокращения количества преобразований мощности, необходимых для обслуживания внутренних конечных потребителей постоянного тока. Однако по мере того, как силовые электронные преобразования становятся более эффективными, экономия, получаемая за счет отказа от этих преобразований, со временем будет уменьшаться.Из 17 опрошенных экспертов восемь заявили, что эта тенденция не изменит перспективы систем постоянного тока в будущем, а шесть заявили, что может. Большинство экспертов назвали другие положительные характеристики систем постоянного тока реальными движущими силами их внедрения в будущем.

Еще одна тенденция, связанная с внедрением DC, связана с поставками сырья. Центральное место в большинстве анализов цепей постоянного тока в зданиях занимает предположение о том, что будут приняты эффективные устройства постоянного тока. Многие такие устройства заменяют традиционные электродвигатели на электродвигатели с постоянными магнитами.Начиная с 2011 года из-за сочетания повышенного спроса со стороны электромобилей и квот на производство в Китае цены на магнитные материалы быстро росли в течение нескольких лет, прежде чем упали до уровня, близкого к их первоначальной цене. Экспертов спросили, как изменится перспектива систем постоянного тока, если подобное колебание цен приведет к увеличению цен на магнитные материалы на 20%. Почти половина экспертов были не уверены, и только один эксперт ожидал, что это существенно изменит перспективы систем постоянного тока в будущем.

4.6. Подрывные технологии

Затем экспертов попросили описать любые технологии, которые потенциально могут изменить — положительно или отрицательно — траекторию распределения электроэнергии постоянного тока, микросетей постоянного тока или устройств постоянного тока в зданиях. Ответы продемонстрировали оптимизм в отношении развития связанных технологий, которые положительно повлияют на внедрение DC.

Чаще всего упоминалось более широкое внедрение аккумуляторных хранилищ — либо в качестве выделенной системы, либо как часть архитектур хранилищ «автомобиль-сеть», а также объединение этого хранилища со все более доступными и доступными солнечными фотоэлектрическими батареями.Эксперты считали, что чем больше домов и зданий начали устанавливать эти системы, чтобы снизить их зависимость от электросети, тем лучше стало распределять генерируемую мощность между батареями и внутренними нагрузками в виде постоянного тока. или источники распределенной генерации, производящие постоянный ток, также положительно повлияют на внедрение постоянного тока.

Также часто упоминались достижения в области цифровой доставки энергии или комбинированных систем связи и доставки энергии, таких как Power over Ethernet.Такие системы позволяют управлять конечными пользователями и получать питание по общей линии, одновременно позволяя конечным пользователям связываться с центральным концентратором. Этот вид питания по своей природе работает по линиям постоянного тока, часто при низком напряжении, поэтому эти системы обеспечивают такую ​​же надежность, гибкость, простоту установки и низкий риск поражения электрическим током. Поскольку существующие тенденции продолжают увеличивать автоматизацию, возможность подключения, контроль и общий интеллект зданий, аргументы в пользу распределения электроэнергии по постоянному току будут только улучшаться.

4.7. Приоритеты исследований

Наконец, мы попросили экспертов поразмышлять об их ролях, их знаниях о состоянии отрасли и технологий, а также о вопросах, которые мы задали в течение остальной части сбора данных, и определить, что они считают приоритетными исследовательскими задачами. вперед. Таблица 1 суммирует эти ответы.

Таблица 1. Краткое изложение приоритетов исследований.

Цель исследования упоминаний (кол-во)
Понимание случаев использования, в которых постоянный ток имеет явное преимущество перед переменным током 6
Разработка устройств и комплектующих для систем постоянного тока 5
Интеграция связи и подачи питания 4
Демонстрационные проекты строительства 3
Лучшее понимание потенциала экономии энергии и затрат 3
Лучшее понимание проблем качества электроэнергии 2
Лучшее понимание потенциала внедрения постоянного тока в качестве модернизации 1
Лучшее понимание потенциала трансактивной мощности постоянного тока 1
Лучшее понимание преимуществ устойчивости DC 1
Подготовка и обучение специалистов 1
Лучшее понимание очистки энергии 1
Разработка стандартов напряжения, измерения, безопасности и других стандартов 1
Лучшее понимание электромагнитного излучения в зданиях постоянного тока 1

В этом исследовании мы представляем заключения 17 экспертов о препятствиях и возможностях более широкого использования систем постоянного тока в зданиях в США.Несмотря на то, что существуют серьезные препятствия, которые необходимо преодолеть, чтобы обеспечить их более широкое распространение, существуют фундаментальные преимущества, которые делают эти системы более подходящими, чем наша существующая инфраструктура здания переменного тока, для удовлетворения потребностей будущих зданий. Подобные препятствия и преимущества, вероятно, существуют и в других странах, но эксперты и контекст этой статьи ограничены существующими рынками, технологиями и нормативно-правовой базой в США.

Одно из основных направлений исследований перспектив использования цепей постоянного тока в зданиях до этого момента было сосредоточено на потенциальной экономии энергии за счет централизации и сокращения количества преобразований мощности, необходимых для питания нагрузок здания.Хотя эксперты считали, что до сих пор это было основным определяющим фактором успеха этих систем, долгосрочная жизнеспособность систем питания постоянного тока в меньшей степени зависит от экономии энергии, чем предполагает существующая литература. Несмотря на то, что существует достаточно очевидная и значительная экономия энергии, эксперты не были уверены, что одной этой экономии достаточно для стимулирования внедрения.

Вместо этого эксперты назвали ряд других известных преимуществ DC, способствующих внедрению. Это связано с текущими тенденциями, которые уже стимулируют внедрение других технологий, таких как повышенное внимание к устойчивости и растущий спрос на централизованный контроль конечных пользователей.Направленность и сила этих тенденций позволяют предположить, что системы питания постоянного тока технически лучше подходят для обслуживания внутренних нагрузок постоянного тока, которые постоянно растут в современных зданиях.

Наконец, самые большие проблемы для DC были определены как небольшие рынки для этих систем и профессионалов, незнакомых с ними. Для решения этих проблем эксперты предложили обучить инженеров и электриков работе с системами постоянного тока и выявить нишевые варианты использования, в которых распределение мощности постоянного тока имеет явное преимущество перед переменным током, и построить пилотные проекты, чтобы еще раз доказать, что технология безопасна и надежна.В Японии и Южной Корее уже есть успехи в преодолении этих препятствий за счет строительства крупномасштабных демонстрационных проектов. Подобные усилия в Соединенных Штатах могут основываться на этом опыте, способствовать пониманию проблем и возможностей этих систем и продолжать разработку в направлении принятия того, что кажется многообещающей технологией.

Эта работа поддерживается Центром принятия решений в области климата и энергетики (CEDM) в рамках соглашения о сотрудничестве между Университетом Карнеги-Меллона и Национальным научным фондом [номер гранта SES-1463492].Дополнительное финансирование было предоставлено Семейным товариществом Филипса и Хуанг в области энергетики.

История волн ARP | Leading Edge Rehab

История ARP Wave

Электротерапия — это сложная область, состоящая из множества различных типов устройств с множеством токов, форм волн, частот, амплитуд, длительностей, фаз и импульсных зарядов. На рынке представлено большое количество устройств, эффективность использования которых очень ограничена.

ARP Wave был основан на наблюдении, что большинство фундаментальных научных исследований, документирующих положительное влияние электричества на заживление тканей и костей, проводилось с помощью постоянного тока.Было показано, что постоянный ток увеличивает подвижность репаративных клеток и способствует образованию кости при переломах. Эти знаменательные открытия были сделаны в 1960-х, 70-х и 80-х годах. Основная наука была совершенно ясна — постоянный ток оказывает сильное воздействие на ткани и кости, обеспечивая заживление.

Однако клинически было трудно применять постоянный ток для лечения без сильного дискомфорта. В середине 1980-х годов ведущие производители устройств для электростимуляции начали использовать переменный ток, который можно было применять гораздо проще.Однако научных данных о реакции клеток на переменный ток не было. Клинические результаты с устройствами, использующими переменный ток, были только адекватными. Технология ARP была разработана для применения драматических клеточных эффектов постоянного тока в клинической практике и силовых тренировках. Для этого к постоянному току была подключена высокочастотная двойная экспоненциальная фоновая волна. Конечным эффектом было уменьшение импеданса кожи и жировой ткани, что позволило более глубокому проникновению постоянного тока и уменьшило боль и раздражение в местах расположения электродов.Теперь постоянный ток можно было применять способами, которые ранее были невозможны.

В то время как технология для того, что позже будет называться ARP, разрабатывалась Гэри Томасом, Денис Томпсон, американский физиолог, занимающийся физическими упражнениями, страстно исследовал способы снятия мышечного спазма. Денис провел обширное исследование Якова Коца, физиолога советской олимпийской программы. Работая над теориями Коца, Денис хорошо разбирался в советских методах тренировок с использованием высоковольтной электростимуляции.Он стал свидетелем необычайного увеличения мышечной массы и силы российских спортсменов-олимпийцев с помощью электростимулятора Kots ‘Stimul 1. Как и все устройства того времени, Стимул 1 часто вызывал сильные ожоги кожи и был довольно болезненным. Также во время лечения нельзя было удлинить мышцы. Для того, чтобы в суставе возникло движение, необходимо было выключить агрегат.

После обширного опыта работы с методами тренировки Коца, включая использование Стимула 1, Денис был убежден, что можно разработать устройство для электростимуляции, которое позволило бы мышце удлиняться и снимать мышечный спазм.Через Общество Тесла Дениса познакомили с Гэри Томасом, создателем технологии ARP. Тестирование проводилось в течение 2 лет, прежде чем были усовершенствованы методы снятия мышечного спазма после травмы.

Амбициозный план Китая по строительству крупнейшей в мире суперсети

Ветер разносит изолированную коммунальную станцию ​​в заброшенном коридоре Ганьсу на северо-западе Китая. Более 2000 лет назад торговцы Шелкового пути из Центральной Азии и Европы пересекли эту засушливую узкую равнину, двигаясь между неприступными горами на юге и пустыней Гоби на севере, неся ценный груз, направлявшийся в Императорский Пекин.Сегодня по коридору идет совершенно современный товар: гигаватты электроэнергии, предназначенные для мегаполисов восточного Китая. Одна из путевых точек в этом путешествии — преобразовательная подстанция сверхвысокого напряжения (СВН) за пределами города Цзюцюань в провинции Ганьсу.

Электроэнергия от региональных ветряных турбин, солнечных электростанций и угольных электростанций поступает на станцию ​​в виде переменного тока. Две дюжины 500-тонных трансформаторов подают переменный ток в огромный зал, где с 28-метрового потолка свисают схемы преобразователей переменного тока в постоянный, излучающих пронзительный непрерывный гул.Внутри каждой цепи твердотельные переключатели, известные как тиристоры, перехватывают переменный ток и выплевывают его как постоянный ток, протекающий с током 800 киловольт.

Отсюда линия электропередачи проходит еще через три провинции и заканчивается на сестринской станции в провинции Хунань, находящейся на расстоянии более 2300 километров. Там постоянный ток снова преобразуется в переменный и подается в региональную энергосистему. С момента открытия в середине 2017 года линия электропередачи Ганьсу – Хунань на 26,2 млрд юаней (3,9 млрд долларов США) переместилась примерно на 24 тераватт-часа.

Огромные масштабы новой линии и передовая технология сетки, разработанная для ее поддержки, затмевают все, что происходит практически в любой другой стране. И все же здесь, в Китае, это всего лишь один из 22 таких мегапроектов сверхвысокого напряжения, которые сетевые операторы построили за последнее десятилетие. В северо-западном районе Синьцзяна Китай недавно включил свою самую крупную линию сверхвысокого напряжения: цепь постоянного тока на 1100 кВ стоимостью более 40,7 млрд юаней. Более высокие опоры электропередачи и более мощные провода новой линии проходят параллельно линии Ганьсу-Хунань через коридор Ганьсу, прежде чем перейти в провинцию Аньхой на востоке.

Power Shift: эта станция в провинции Чжэцзян импортирует гидроэлектроэнергию из провинции Сычуань в виде постоянного тока и преобразует ее в переменный ток. Фото: Сюй Ю / Синьхуа / Redux

Результатом всех этих усилий является формирующаяся общенациональная суперсеть, которая соединит шесть региональных сетей Китая и устранит огромное географическое несоответствие между тем, где Китай производит свою самую чистую энергию (на севере и западе), и где она потребляется (на густонаселенном востоке страны). ).Благодаря использованию более высокого напряжения постоянного тока, который течет по проводникам более равномерно, чем переменный ток, новые линии передачи резко сокращают количество энергии, теряемой в пути.

Но даже сейчас, когда Китай празднует завершение строительства более 30 000 км линий сверхвысокого напряжения, энергетики изо всех сил пытаются освоить получившуюся гибридную систему передачи переменного тока в постоянный. Они должны гарантировать, что новые магистральные линии постоянного тока не дестабилизируют региональные сети переменного тока Китая. Например, если линия постоянного тока мощностью 8 гигаватт от Ганьсу неожиданно выйдет из строя, электрический шок может вызвать массовые отключения электроэнергии в Хунани и за его пределами.

Чтобы минимизировать угрозу, Государственная электросетевая корпорация Китая, государственная компания, которая управляет большей частью передающих и распределительных сетей Китая, намеренно ограничивает пропускную способность линии до уровня не более 4,5 ГВт. На практике в среднем линия пропускает менее четверти своей проектной мощности. Это одна из причин, по которой более одной трети теоретической ветровой мощности провинции Ганьсу и одна пятая ее солнечного потенциала не использовались в 2017 году. Другие линии сверхвысокого напряжения в соседних регионах также работали с недостаточной пропускной способностью.А у восточных провинций нет достаточных стимулов для импорта более чистой энергии, которую предлагают линии сверхвысокого напряжения.

Окончательное решение обеих проблем, по мнению инженеров State Grid, — это удвоить потребление сверхвысокого напряжения. Они утверждают, что страна должна передавать гораздо больше энергии через сверхвысоковольтный источник постоянного тока, чтобы максимально использовать возобновляемые источники энергии, сокращая при этом зависимость от угля. State Grid также строит ведущую в мире сеть линий переменного тока сверхвысокого напряжения, чтобы помочь региональным сетям переменного тока восточного Китая поглощать энергию этих массивных линий.

«Сеть переменного тока сверхвысокого напряжения подобна глубоководному порту, а сеть постоянного тока сверхвысокого напряжения — кораблю грузоподъемностью 10 000 тонн. Только глубоководный порт может выдержать 10 000-тонное судно », — говорит Цинь Сяохуэй, заместитель директора по планированию энергосистем Китайского исследовательского института электроэнергетики State Grid в Пекине.

Между тем власти повсюду наблюдают. Грегори Рид, эксперт по передаче постоянного тока, который руководит Центром энергетики Питтсбургского университета, говорит, что сверхвысоковольтная сеть Китая значительно опережает остальной мир.«Они вкладывают значительные средства и с первого дня достигли высочайшего уровня технологических возможностей. Нигде в мире нет сравнения. Как будто мы все еще крутим педали на велосипедах, а гоночная машина Формулы 1 пролетает мимо ».

Китайский сверхвысоковольтный механизм родился из поездки на лимузине. Это был конец 2004 года, и Лю Чжэнья, тогдашний президент State Grid, ехал в машине с Ма Каем, министром Национальной комиссии по развитию и реформам (NDRC), влиятельного государственного органа, который регулирует рост Китая и крупные инвестиции.Как описывает китайский политический эксперт И-чун Сюй в своей книге 2017 года Sinews of Power (Oxford University Press), Ма жаловалась на серьезную нехватку электроэнергии в тот день. Лю обвинил в этом «слабые и фрагментированные» сети, плохо оборудованные для обмена большой мощностью. И он предложил смелое решение: массивные линии электропередач повышенной проходимости с использованием самых передовых технологий сверхвысокого напряжения.

В течение года NDRC Ма одобрила амбициозный и всеобъемлющий план, отражающий видение Лю. Он объединил линии сверхвысокого напряжения постоянного тока, которые превосходно передают объемную мощность из одного места в другое на большие расстояния, и магистральную сеть сверхвысокого напряжения переменного тока для надежного распределения этой мощности между потребителями.State Grid возглавит разработку и обеспечит, чтобы отечественные поставщики производили 90 процентов оборудования сверхвысокого напряжения, создавая таким образом новый высокотехнологичный экспортный сектор для Китая.

В течение следующего десятилетия Лю доставил. Он привлек около 2000 инженеров State Grid к проекту и профинансировал более 300 профессоров и 1000 аспирантов китайских университетов на проведение НИОКР, связанных с энергосистемами. State Grid расширила и переориентировала свои исследовательские центры на решение конкретных проблем сверхвысокого напряжения, включая способы безопасного обращения с более сильными электромагнитными полями и более мощными импульсами при переключениях и сбоях.

В январе 2009 года State Grid подала питание на свою первую демонстрационную линию сверхвысокого напряжения — линию электропередачи сверхвысокого напряжения переменного тока на 650 км и напряжением 1000 кВ, которая соединила региональные сети Северного и Центрального Китая. Десять лет спустя Государственная электросеть завершила 19 из 30 предложенных линий сверхвысокого напряжения.

Нимби: угольные заводы во Внутренней Монголии питают эту станцию ​​недалеко от Шанхая, уменьшая загрязнение воздуха мегаполиса. Фото: Imaginechina / AP

Это агрессивное строительство помогло быстрорастущим городским центрам, таким как Шанхай, предотвратить нехватку электроэнергии, несмотря на задержки с расширением мощностей ядерной энергетики Китая и ограничения на местную угольную энергетику из-за проблем с качеством воздуха.Новая сеть сверхвысокого напряжения также помогает стране возглавить глобальный переход к возобновляемой генерации, передав 161,5 тераватт-часов гидро-, ветровой и солнечной энергии только в 2017 году.

ABB, Siemens и другие международные энергетические компании сыграли важную роль в разработке и проверке ключевых компонентов китайской сети сверхвысокого напряжения. Но State Grid настаивает на совместном использовании интеллектуальной собственности на технологии, разработанные по ее указанию.

В интервью 2014 года исполнительный вице-президент Лю Цзехун описал один напряженный эпизод в 2006 году, когда State Grid обратилась к международным поставщикам с просьбой помочь разработать тиристоры диаметром 6 дюймов, способные выдерживать больший ток, чем 5-дюймовые тиристоры.По словам Лю, поставщики сначала сопротивлялись, но в конечном итоге уступили из-за «решительной позиции» State Grid и «огромных рыночных возможностей» китайского рынка. Два года спустя китайские фирмы начали производить 6-дюймовые переключатели.

Несмотря на весь прогресс State Grid, развертывание сверхвысокого напряжения остается неравномерным и неполным. У Китая может остаться лишь половина из 89 000 км линий сверхвысокого напряжения, которые его планы предусматривали к 2020 году, и ни одного из ожидаемых линий сверхвысокого напряжения в Казахстан, Монголию и Россию.Многие предложенные проекты — особенно для магистральной сети сверхвысокого напряжения переменного тока — не получили одобрения NDRC. В результате во многих областях до сих пор нет линий сверхвысокого напряжения переменного тока, и оба типа сверхвысокого напряжения работают намного ниже ожиданий.

Полному внедрению препятствует острая дискуссия о будущем сверхвысокого вакуума. Некоторые китайские специалисты по электросетям ставят под сомнение сотни миллиардов юаней, потраченных на проекты сверхвысокого напряжения, и то, что они считают монополизацией State Grid на проектирование и производство электросетей. Провинциальные чиновники раздражены централизацией планирования и эксплуатации электросетей, необходимой для UHV.

Крупногабаритный: для доведения сверхвысокого напряжения до 1100 киловольт требуются компоненты более высокого класса, такие как трансформатор на 800 метрических тонн. Фото: ABB

Некоторые эксперты также критиковали конечную цель Лю для магистральной сети сверхвысокого напряжения переменного тока — соединение и синхронизацию региональных сетей Китая — как слишком рискованную. Хан Индуо, член престижной Китайской инженерной академии и профессор Университета Цинхуа в Пекине, предупредил, что объединение энергосистемы Китая сделает ее гораздо более уязвимой для каскадных отключений, подобных тому, что в 2003 году отключило электричество на северо-востоке страны. США и Канада.

Поскольку ни одна другая страна не строила гибридных сетей переменного и постоянного тока сверхвысокого напряжения, инженерам State Grid приходится пробираться сквозь них. В традиционной сети с более низким напряжением оператор сети обычно резервирует аварийную электроэнергию для покрытия внезапной потери крупнейшего актива сети. Это может означать, что нужно держать наготове один-два гигаватта дополнительной выработки электроэнергии.

Теперь добавьте в свою сеть несколько линий сверхвысокого напряжения, каждая мощностью от 8 до 12 ГВт, и ваши требования к резервной мощности резко возрастут.

Поддержание идеального напряжения в сети сверхвысокого напряжения также является чрезвычайно сложной задачей. Преобразователи сверхвысокого напряжения на основе тиристоров потребляют так называемую реактивную мощность, которая встречается в системах переменного тока, в которых ток и напряжение не совпадают по фазе. (Напротив, активная или реальная мощность — это мощность, которая фактически потребляется нагрузками сети; ее волны тока и напряжения выровнены.) Потребляя реактивную мощность, преобразователи сверхвысокого напряжения имеют тенденцию понижать напряжение окружающих линий переменного тока, поэтому преобразовательные подстанции имеют оборудование для подачи реактивной мощности и поддержания переменного напряжения.

Но если напряжение в сети переменного тока проседает, расположенные рядом преобразователи будут потреблять еще больше реактивной мощности, что приведет к дальнейшему снижению напряжения. Падение напряжения также может нарушить способность тиристоров переключаться с одного пути тока на другой — процесс, известный как коммутация. Серьезный сбой коммутации [PDF] вызовет отключение преобразователя, углубление падения напряжения переменного тока и запуск потенциально разрушительного контура обратной связи, который может закончиться отключением электроэнергии. «Последовательные отказы коммутации постоянного тока вызовут цепную реакцию», — говорит Цинь, эксперт по системному планированию Пекинского исследовательского института State Grid.

Crushing It: новейшая китайская линия сверхвысокого напряжения из Синьцзяна в Аньхой установила мировые рекорды по дальности передачи, мощности и напряжению. Фото: VCG / Getty Images

В результате отключение электроэнергии может распространяться далеко и быстро, отмечает Чжан Фан, системный оператор в Национальном центре диспетчеризации и управления электроэнергией State Grid в Пекине. Когда цепь постоянного тока сверхвысокого напряжения неожиданно отключается от сети, это вызывает скачок напряжения в сотнях или тысячах километров от сети переменного тока, которая питает ее.«Линия сверхвысокого напряжения постоянного тока фактически действует как усилитель. Небольшое нарушение переменного тока на принимающей стороне может стать большим нарушением переменного тока в сети передающего конца », — говорит Чжан.

Чтобы свести к минимуму риск множественных отказов преобразователей и каскадных отключений электроэнергии, инженеры восточно-китайской региональной сети State Grid развернули оптоволоконную сеть управления, которая автоматически уравновешивает спрос и предложение. При необходимости он может повысить линейное напряжение в течение 200 миллисекунд после падения напряжения, используя набор средств реагирования на неисправности, которые встроены в преобразователи переменного тока в постоянный ток восточно-китайской сети.Как только оптоволоконная сеть сигнализирует об отключении линии постоянного тока сверхвысокого напряжения, преобразователи потребляют до 10 процентов больше мощности по оставшимся линиям постоянного тока, чтобы сеть оставалась в рабочем состоянии. Схема оптического управления также может восстанавливать баланс, высвобождая мощность от насосных гидроэлектростанций, которые накапливают энергию, подталкивая воду вверх. И он может вызывать небольшие контролируемые отключения электроэнергии, отключая некоторые распределительные фидеры, чтобы снизить спрос, сохраняя при этом больницы и другие важные нагрузки.

Эти меры позволили трем линиям сверхвысокого напряжения постоянного тока, доставляющим гидроэлектроэнергию из энергосистемы Юго-Западного Китая, работать непрерывно на их совокупных 21.Проектная мощность 6 ГВт. В результате получается триединство с электричеством: Большой Шанхай, наиболее плотно урбанизированный и промышленно развитый регион Китая, получает больше чистой энергии; мегадамы дельты реки Янцзы разливают меньше избыточной воды в сезон паводков; и State Grid получает больше доходов от инвестиций в сверхвысокое напряжение. Несмотря на это, в Шанхае по-прежнему не хватает электроэнергии на несколько недель каждое лето, что вынуждает State Grid платить крупным клиентам за то, чтобы их фабрики простаивали. Чтобы идти в ногу с ростом, может потребоваться утроить импорт электроэнергии Шанхаем в течение десятилетия.

В национальном центре управления, в Пекине, трудно не заметить растущее давление с целью протолкнуть больше чистой энергии через линии сверхвысокого напряжения State Grid. На главном экране отображается состояние магистральных линий переменного и постоянного тока, обеспечивая обзор всей системы в реальном времени. На левой стене преобладают сигнальные лампы, отслеживающие сокращение использования возобновляемых источников энергии в каждой из 25 провинций, и кто должен это исправить. Зеленый свет означает, что используется вся потенциальная энергия солнца и ветра. Синий, желтый и оранжевый свет указывают на отходы возобновляемой энергии, которые провинциальные, региональные или национальные контролеры State Grid, соответственно, должны попытаться остановить.

«Мы настроены максимально использовать возобновляемые источники энергии. Это наша работа, — говорит Чжан. Контроллеры могут перенаправлять мощность из провинции с низким спросом на электроэнергию в другую, где спрос выше. Или они могут направлять электроэнергию на одну из 21 насосных гидроэлектростанций Государственной сети, которые в совокупности могут потреблять 19 ГВт.

Современный импорт: три линии сверхвысокого напряжения постоянного тока проходят по Великому шелковому пути в китайской провинции Ганьсу. Фото: Питер Фэрли

Теоретически китайское законодательство уже давно требует от сетевых операторов уделять приоритетное внимание возобновляемым источникам энергии.Но на практике каждая провинция имеет свои собственные планы и приоритеты, которые, как правило, отдают предпочтение электричеству, производимому на месте. Например, по мнению аналитиков Bloomberg New Energy Finance, в провинции Чжэцзян, к югу от Шанхая, серьезное противодействие импорту электроэнергии затруднило работу линии сверхвысокого напряжения постоянного тока мощностью 8 ГВт из провинции Нинся.

В ветреный солнечный день, когда я посетил преобразовательную подстанцию ​​постоянного тока в Ганьсу в прошлом году, его линия сверхвысокого напряжения пропускала всего 3 ГВт из 8-ГВт мощности. Это был совокупный объем производства нескольких возобновляемых источников энергии.Но в провинции также есть дополнительные 15 ГВт солнечной и ветровой энергии, которые подключены к новой линии, но еще не уполномочены подавать на нее электроэнергию.

Грядут изменения. Через два месяца после моего визита энергетические компании в прибрежной провинции Цзянсу заключили сделку по покупке электроэнергии у крупнейшей ветряной электростанции Ганьсу через другую линию постоянного тока сверхвысокого напряжения. А в ноябре прошлого года State Grid начала строительство линии сверхвысокого напряжения постоянного тока из провинции Цинхай, чтобы передать еще больше возобновляемой генерации Ганьсу. Между тем, NDRC поддерживает спрос, устанавливая минимальные уровни использования возобновляемых источников энергии в каждом регионе.

Эксперты считают, что долгосрочная цель

State Grid по объединению региональных сетей должна также сократить количество сокращений. Чжан Нин, специалист по интеграции возобновляемых источников энергии в Университете Цинхуа, отмечает, что гидроэнергетика юго-запада может уравновесить колебания выработки энергии ветра и солнца на северо-западе. «Если мы соединим Запад, сокращение использования энергии ветра там может быть сокращено с более чем 20 процентов до 5 процентов», — считает он, и использование угля в обоих регионах также может быть сокращено.

Несмотря на то, что State Grid устраняет петли в своих сетях сверхвысокого напряжения, компания продвигает свое оборудование и опыт за границу.Благодаря ему Международная электротехническая комиссия и IEEE разработали девять стандартов сверхвысокого вакуума. Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе предупредили, что этот шаг поможет китайским поставщикам «вытеснить других с глобального рынка» [PDF].

State Grid уже работает над своим первым международным проектом сверхвысокого напряжения постоянного тока: пара линий 800 кВ для передачи электроэнергии из мегадама Белу-Монте в Бразилии. Но последующие продажи сверхвысокого вакуума осуществлялись медленно. Это может быть связано с тем, что большинству стран еще не нужна или не может быть доступна линия переменного или постоянного тока на 1000 кВ.

Неустрашимый бывший председатель State Grid Лю теперь борется за строительство трансконтинентальных и межконтинентальных сетей сверхвысокого напряжения. Та же технология, которая использовалась при строительстве линии 1100 кВ от Синьцзяна до Аньхоя, могла эффективно перемещать электроэнергию на расстояние до 5000 километров. «Если мы просто повернем эту линию на запад, мы приблизимся к Европе. Таким образом, технология доступна », — говорит Магнус Каллавик, генеральный директор ABB Sifang Power System, совместного предприятия швейцарского энергетического гиганта ABB и китайской Sifang Automation, расположенного в Пекине.

Каллавик убежден, что сверхвысоковольтный постоянный ток континентального масштаба рано или поздно появится. В мире, который должен декарбонизировать, выяснение того, как сбалансировать переменные источники энергии, такие как солнечная и ветровая генерация, с региональными нагрузками, становится растущей проблемой. «Трансмиссия — очень экономичный способ сделать это», — говорит Каллавик.

В Китае вопрос заключается в том, насколько быстро State Grid преодолеет технические и политические препятствия, сдерживающие потенциал UHV по сокращению выбросов углерода.Если страна продолжит сильно полагаться на угольную энергию, импорт этой энергии на тысячи километров поможет очистить воздух в восточных мегаполисах Китая. Но углеродный след страны останется неизменным, а польза для глобального климата будет нулевой. С другой стороны, мобилизация гигаватт возобновляемой энергии через сеть сверхвысокого напряжения обещает реальные перемены для Китая и всего мира.

Эта статья опубликована в печатном выпуске за март 2019 года как « Сеть размером с Китай.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *