Перед а ча електроенер е ргіі від електростанції до споживачів - одна з найважливіших задач енергетики. Електроенергія передається переважно по повітряним лініях електропередачі (ЛЕП) змінного струму, хоча спостерігається тенденція до все більш широкому застосуванню кабельних ліній і ліній постійного струму. Необхідність П. е. на відстань обумовлена тим, що електроенергія виробляється великими електростанціями з потужними агрегатами, а споживається порівняно малопотужними електроприймач, розподіленими на значній території. Тенденція до концентрації потужностей пояснюється тим, що з їх зростанням знижуються відносні витрати на спорудження електростанцій і зменшується вартість вироблюваної електроенергії. Розміщення потужних електростанцій виробляється з урахуванням цілого ряду факторів, таких, наприклад, як наявність енергоресурсів, їх вид, запаси і можливості транспортування, природні умови, можливість роботи в складі єдиної енергосистеми і т.п. Часто такі електростанції виявляються істотно віддаленими від основних центрів споживання електроенергії. Від ефективності П. е. на відстань залежить робота єдиних електроенергетичних систем , Що охоплюють великі території.
Однією з основних характеристик електропередачі є її пропускна здатність, тобто та найбільша потужність, яку можна передати по ЛЕП з врахуванням обмежуючих факторів: граничної потужності за умовами стійкості, втрат на корону, нагріву провідників і т.д. Потужність, що передається по ЛЕП змінного струму, пов'язана з її протяжністю і напругою залежністю
,
де U1 і U2 - напруги на початку та в кінці ЛЕП, Zc - хвильовий опір ЛЕП, a - коефіцієнт зміни фази, що характеризує поворот вектора напруги уздовж лінії на одиницю її довжини (обумовлений хвилевим характером поширення електромагнітного поля), l - довжина ЛЕП, d - кут між векторами напруги на початку та в кінці лінії, що характеризує режим електропередачі і її стійкість. Гранична передана потужність досягається при d = 90 °, коли sin d = 1. Для повітряних ЛЕП змінного струму можна приблизно вважати, що максимальна передана потужність приблизно пропорційна квадрату напруги, а вартість споруди ЛЕП пропорційна напрузі. Тому в розвитку електропередач спостерігається тенденція до збільшення напруги як до головного засобу підвищення пропускної спроможності ЛЕП. Граничні значення напрузі ЛЕП, пов'язані з можливими перенапруженнями , Обмежуються ізоляцією ЛЕП і електричною міцністю повітря (див. Високої напруги техніка ). Підвищення пропускної спроможності ЛЕП змінного струму можливо і шляхом удосконалення конструкції лінії, а також за допомогою включення різних компенсуючих пристроїв . Так, наприклад, на ЛЕП напругою 330 кВ і вище використовується «розщеплення» проводів в кожній фазі на кілька електрично пов'язаних між собою провідників; при цьому індуктивний опір лінії зменшується, а ємкісна провідність збільшується, що веде до зниження Zc і зменшення а. Одним із способів підвищення пропускної спроможності ЛЕП є спорудження «розімкнених» ліній, у яких на опорах підвішуються дроти двох ланцюгів таким чином, що дроти різних фаз виявляються зближеними між собою.
У електропередачах постійного струму відсутні багато чинників, властиві електропередач змінного струму і обмежують їх пропускну здатність. Гранична потужність, що передається по ЛЕП постійного струму, має великі значення, ніж у аналогічних ЛЕП змінного струму:
,
де Єв - напруга на виході випрямляча, R å - сумарний активний опір електропередачі, в яке, крім опору проводів ЛЕП, входять опору випрямляча і інвертора. Обмеженість застосування електропередач постійного струму пов'язана головним чином з технічними труднощами створення ефективних недорогих пристроїв для перетворення змінного струму в постійний (на початку лінії) і постійного струму в змінний (в кінці лінії). Електропередачі постійного струму перспективні для об'єднання крупних віддалених один від одного енергосистем. У цьому випадку відпадає необхідність у забезпеченні стійкості роботи цих систем.
Якість електроенергії визначається надійною і стійкою роботою електропередачі, що забезпечується, зокрема, застосуванням компенсуючих пристроїв і систем автоматичного регулювання та керування (див. Автоматичне регулювання збудження , Автоматичне регулювання напруги , Автоматичне регулювання частоти ).
Перша в світі електропередача, розрахована на тривалу експлуатацію, була побудована в Петербурзі в 1876 П. Н. Яблочкова для електричного освітлення вулиць. Д. А. Лачинов і М. Депре в 1880 теоретично обгрунтували можливість підвищення напруги для збільшення потужності і дальності передачі. Однак широке використання електричної енергії в промисловості, найтіснішим чином пов'язане з П. е. на відстань, почалося лише після винаходу М. О. Доливо-Добровольським економічного і відносно простого способу передачі електричної енергії трифазним змінним струмом. З часу створення перших електропередач трифазного струму їх напруга зростала в 1,5-2 рази приблизно кожні 10-15 років. Підвищення напруги давало можливість збільшувати відстані і передані потужності. У 20-х рр. 20 в. електроенергія передавалася максимально на відстані близько 100 км, до 30-их рр. протяжність ЛЕП збільшилася до 400 км, а до 70-м рр. довжина ЛЕП досягла 1000-1200 км. Поряд з розвитком електропередач змінного струму удосконалювалася техніка П. е. постійним струмом. У 1950 в СРСР вперше в світі була введена в дію досвідчена кабельна лінія постійного струму Каширська ГРЕС - Москва напругою 200 кв з пропускною спроможністю 30 Мвт. Накопичений досвід дозволив в 1962-65 ввести в експлуатацію міжсистемних електропередачу постійного струму (з повітряної ЛЕП напругою 800 кв) Волгоград - Донбас пропускною спроможністю 750 Мвт. До 1974 року в різних країнах працювало вже більше 20 електропередач постійного струму. В СРСР в 1975-85 намічається будівництво ЛЕП постійного струму напругою ± 750 кв протяжністю 2500-3000 км і в подальшому - електропередачі ± 1200 кв.
З 60-х рр. велика увага приділяється розробці якісно нових електропередач. Такі, наприклад, «закриті» електропередачі, що виконуються у вигляді замкнутих конструкцій, заповнених електроізолюючим газом (наприклад, SF6), всередині яких розташовуються дроти високої напруги. Перспективні також криогенні (надалі, можливо, надпровідні) ЛЕП. «Закриті» і криогенні електропередачі особливо зручні для енергопостачання споживачів в густонаселених районах, наприклад на територіях великих міст. Крім того, вивчається можливість передачі енергії електромагнітними хвилями високої частоти по хвилеводах.
В енергопостачанні споживачів альтернативою П. е. на відстань є перевезення палива. Порівняльний аналіз показує, що не завжди П. е. - найкращий спосіб енергопостачання: наприклад, при високій калорійності вугілля (більш 17-19 МДж / кг) доцільніше перевозити його по залізниці (за умови, що залізниця вже побудована); в ряді випадків виявляється переважно споруджувати трубопроводи для подачі природного газу або нафти. Аналіз енергосистем низки країн дозволяє виділити дві основні тенденції їх розвитку: наближення електростанцій до центрів споживання в тих випадках, коли на території, яку охоплює об'єднаною енергосистемою, немає дешевих джерел енергії або коли ресурси цих джерел вже вичерпані; спорудження електростанцій поблизу дешевих джерел енергії і П. е. на відстань, до центрів її споживання. Системи електро-, нафто- і газопостачання повинні споруджуватися і експлуатуватися в певній координації між собою і утворювати єдину енергетичну систему країни.
Літ .: Віників В. А., Далекі електропередачі, М.- Л., 1960; Совалов С. А., Режими електропередач 400-500 кв. ЄЕС, М., 1967; Електричні системи, т. 3 - Передача енергії змінним і постійним струмом високої напруги, М., 1972.
В. А. Віників, Е. В. Путянін.