Причини за използване на променящо се напрежение (AC) за дългобройна електроенергийна передача

Исторически фактор за развитие

Ранните системи за електроенергия бяха доминирани от променливото напрежение: В ранните дни на развитието на системите за електроенергия, технологията на генераторите и трансформаторите беше относително зрела и лесна за производство.

Системата с променливо напрежение може лесно да променя нивото на напрежението чрез трансформатор, за да постигне високонапреговата предавка, за да намали загубите в линията. Така предавката с променливо напрежение е широко използвана в ранните дни и е създадена огромна система за електроенергия.

Технически разчети

Преимущества на трансформаторите в системите с променливо напрежение

Предавката с променливо напрежение може лесно да се повиши или понижи чрез трансформатори. На края на производството на енергия, напрежението на генератора се увеличава, за да се намали токът и да се намалят загубите на мощност в линията. На потребителя, напрежението се намалява до ниво, подходящо за потребител, чрез трансформатор. Текущата технология на DC трансформаторите е относително сложна и скъпа, и е трудно да се регулира напрежението толкова гъвкаво като AC трансформаторите при дългобройна предавка.

Компенсация на реактивна мощност

Компенсацията на реактивна мощност може лесно да се извършва в системата с променливо напрежение. Реактивната мощност е необходимата енергия за поддържане на електрическите и магнитни полета в системата за електроенергия, но не прави работа външно. При дългобройната предавка, поради индуктивните и капацитивните ефекти на линията, се генерира голямо количество реактивна мощност.

Чрез инсталирането на устройства за компенсация на реактивна мощност в преобразувателни станции, кофициентът на мощност на системата може да се подобри, а загубите в линията и колебанията на напрежението могат да бъдат намалени. В сравнение, контролът на реактивната мощност в системите с HVDC е относително сложен и изисква специализирано оборудване за компенсиране.

Връзка на мрежите

Повечето съществуващи системи за електроенергия са AC електрически мрежи, и връзката между системите с променливо напрежение е относително лесна. Чрез трансформатори и комутационни устройства, може да се осъществи връзка и обмен на мощност между AC електрически мрежи в различни области и различни нива на напрежение, и да се подобри надеждността и стабилността на електрическите мрежи.

Връзката между системата за предавка с постоянен ток и системата с променливо напрежение изисква преобразуване чрез преобразувателна станция, което е трудно и скъпо. В големите електрически мрежи, връзката между системите с променливо напрежение прави разпределението на мощността и споделянето на ресурси по-гъвкаво.

Економически аспекти

Цена на оборудването

В момента, оборудването за предавка с променливо напрежение, като трансформатори, ключове, прекъсватели и други технологии, са зрели, а цената на производство е относително ниска. Оборудването на преобразувателната станция в системата за предавка с постоянен ток е сложно, включва преобразувателни клапи, DC филтри, плоскоплоскови реактори и други, и цената е скъпа.

Например, цената за строителството на преобразувателна станция с HVDC може да е няколко пъти или повече от цената на еквивалентна преобразувателна станция с AC.

Разходи за поддръжка

След дългогодишното развитие и приложение на оборудването за предавка с променливо напрежение, технологията за поддръжка е относително зряла, а разходите за поддръжка са ниски. Изискванията за поддръжка на оборудването на системата за предавка с постоянен ток са високи, изискват професионални техници и специални тестови устройства, а разходите за поддръжка са високи.

Приложение

• Дългобройна предавка с голяма капацитет: За нужди на дългобройна (повече от няколко стотици километра), предавка с голям капацитет, загубите на линията при HVDC предавка са относително ниски. Тъй като предавката с постоянен ток няма индуктивни и капацитивни ефекти на предавката с променливо напрежение, няма проблем с реактивна мощност.

• Предавка чрез морска кабела: При предавка чрез морски кабели, тъй като капацитивният ток на AC кабела ще причини много загуби и повишаване на напрежението, а DC кабелите нямат този проблем, така че предавката с високо напрежение чрез DC морски кабели има голямо преимущество.