دلایل استفاده از جریان متناوب برای انتقال برق در فواصل طولانی

عامل توسع تاریخی

در ابتدا سیستم‌های برق به طور غالب با جریان متناوب کنترل می‌شدند: در آغاز رشد و توسعه سیستم‌های برق، فناوری‌های ژنراتور و ترانسفورماتور نسبتاً پیشرفته و آسان برای ساخت و تولید بود.

سیستم جریان متناوب می‌تواند به راحتی سطح ولتاژ را از طریق ترانسفورماتور تغییر دهد تا انتقال با ولتاژ بالا را برای کاهش ضایعات خطی انجام دهد. بنابراین، انتقال جریان متناوب در ابتدای کار به طور گسترده استفاده شده و یک سیستم شبکه برق عظیم را تشکیل داده است.

اعتبارات فنی

مزایای ترانسفورماتورها در سیستم‌های جریان متناوب

انتقال جریان متناوب می‌تواند به راحتی با استفاده از ترانسفورماتورها بالا و پایین برود. در سمت تولید برق، ولتاژ خروجی ژنراتور افزایش می‌یابد تا جریان کاهش یافته و ضایعات خطی کاهش یابد. در سمت مصرف، ولتاژ از طریق یک ترانسفورماتور به سطح مناسب برای کاربر کاهش می‌یابد. فناوری ترانسفورماتورهای جریان مستقیم نسبتاً پیچیده و هزینه‌بر است و تنظیم ولتاژ در انتقال طولانی مدت به انعطاف‌پذیری ترانسفورماتورهای جریان متناوب دست نمی‌یابد.

جبران قدرت واکنشی

جبران قدرت واکنشی می‌تواند به راحتی در سیستم جریان متناوب انجام شود. قدرت واکنشی انرژی لازم برای حفظ میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در یک سیستم برق است، اما کار خارجی انجام نمی‌دهد. در انتقال طولانی مدت، مقدار زیادی قدرت واکنشی به دلیل اثرات القایی و ظرفیتی خط ایجاد می‌شود.

با نصب دستگاه‌های جبران قدرت واکنشی در زیراستانیون‌ها، عامل توان سیستم بهبود می‌یابد و ضایعات خطی و نوسانات ولتاژ کاهش می‌یابد. در مقایسه، کنترل قدرت واکنشی در سیستم‌های انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا نسبتاً پیچیده است و نیاز به تجهیزات تخصصی برای جبران دارد.

همبستگی شبکه

بیشتر سیستم‌های برق موجود شبکه‌های جریان متناوب هستند و همبستگی بین سیستم‌های جریان متناوب نسبتاً آسان است. از طریق ترانسفورماتورها و تجهیزات تغییر وضعیت، می‌توان اتصال و تبادل توان بین شبکه‌های جریان متناوب در مناطق مختلف و سطوح ولتاژ مختلف را انجام داد و قابلیت اطمینان و ثبات شبکه‌های برق را بهبود بخشید.

همبستگی بین سیستم انتقال جریان مستقیم و سیستم جریان متناوب نیاز به تبدیل از طریق ایستگاه تبدیل دارد که دشوار و هزینه‌بر است. در شبکه‌های برق بزرگ، همبستگی سیستم‌های جریان متناوب تخصیص توان و به اشتراک گذاری منابع را بیشتر انعطاف‌پذیر می‌کند.

جنبه‌های هزینه اقتصادی

هزینه تجهیزات

در حال حاضر، تجهیزات انتقال جریان متناوب مانند ترانسفورماتورها، کلیدها، برش‌ها و سایر فناوری‌ها پیشرفته هستند و هزینه تولید آنها نسبتاً کم است. تجهیزات ایستگاه تبدیل در سیستم انتقال جریان مستقیم پیچیده هستند، شامل دریچه تبدیل، فیلتر DC، راکتور صاف‌کننده و غیره، و هزینه آنها گران است.

به عنوان مثال، هزینه ساخت یک ایستگاه تبدیل HVDC می‌تواند چند برابر یا بیشتر از یک زیراستانیون AC معادل باشد.

هزینه نگهداری

پس از توسعه و کاربرد بلندمدت تجهیزات انتقال جریان متناوب، فناوری نگهداری آنها نسبتاً پیشرفته و هزینه نگهداری کم است. نیازهای نگهداری تجهیزات سیستم انتقال جریان مستقیم بالا است، نیاز به متخصصین تخصصی و تجهیزات آزمون خاص دارد و هزینه نگهداری بالا است.

کاربرد

• انتقال طولانی مدت با ظرفیت بزرگ: برای نیازهای انتقال طولانی مدت (بیش از چند صد کیلومتر) و با ظرفیت بزرگ، ضایعات خطی انتقال HVDC نسبتاً کم است. چون انتقال جریان مستقیم از اثرات القایی و ظرفیتی انتقال جریان متناوب محروم است، مشکل قدرت واکنشی وجود ندارد.

• انتقال از طریق کابل زیردریایی: در انتقال از طریق کابل زیردریایی، چون جریان ظرفیتی کابل جریان متناوب موجب ضایعات زیاد و افزایش ولتاژ می‌شود و کابل جریان مستقیم این مشکل را ندارد، انتقال HVDC از طریق کابل زیردریایی مزیت بزرگی دارد.