Razlozi za korištenje AC pri dalekovodnom prijenosu električne energije

Istorija razvoja faktora

Rani sustavi snage bili su dominirani izmjeničnim strujama: U ranim danima razvoja sustava snage, tehnologija generatora i transformatora bila je relativno zrela i laka za proizvodnju.

Sustav izmjenične struje može lako mijenjati nivo napona kroz transformator kako bi se postigla visokonaponska prijenosna linija smanjivši gubitke na liniji, stoga je izmjenični prijenos široko korišten u ranim danima i formirao ogroman sustav mreže snage.

Tehnički aspekti

Prednosti transformatora u sustavima izmjenične struje

Prijenos izmjenične struje lako se može povećavati i smanjivati kroz transformatore. Na kraju proizvodnje snage, napon izlaza generatora se povećava kako bi se smanjila struja i smanjili gubitci snage na liniji. Na kraju potrošnje, napon se smanjuje na razinu prihvatljivu za korisnika kroz transformator. Trenutna tehnologija transformatora za jednosmjernu struju je relativno složena i skupa, te je teško prilagoditi napon na isti fleksibilan način kao kod transformatora izmjenične struje u dugoodaljenom prijenosu.

Kompensacija reaktivne snage

Kompensacija reaktivne snage lako se može provoditi u sustavu izmjenične struje. Reactivna snaga jest energija potrebna za održavanje električnih i magnetskih polja u sustavu snage, ali ne obavlja vanjski posao. U dugoodaljenom prijenosu, generira se velika količina reaktivne snage zbog induktivnih i kapacitivnih efekata linije.

Instaliranjem uređaja za kompensaciju reaktivne snage u pretvorbenicama, faktor snage sustava se može poboljšati, a gubitci na liniji i fluktuacije napona se mogu smanjiti. Naprotiv, kontrola reaktivne snage u sustavima HVDC je relativno složena i zahtijeva specijaliziranu opremu za kompenzaciju.

Povezivanje mreža

Većina postojećih sustava snage su mreže izmjenične struje, a povezivanje između sustava izmjenične struje je relativno lako. Kroz transformatore i prekidače, može se ostvariti povezivanje i razmjena snage između mreža izmjenične struje u različitim područjima i na različitim nivoima napona, čime se poboljšava pouzdanost i stabilnost mreža snage.

Povezivanje između sustava prijenosa jednosmjernog struje i sustava izmjenične struje treba pretvoriti kroz pretvorbenice, što je teško i skupo. U velikim mrežama snage, povezivanje sustava izmjenične struje čini dodjelu snage i dijeljenje resursa fleksibilnijim.

Ekonomska aspekta troškova

Troškovi opreme

Trenutno, oprema za prijenos izmjenične struje, poput transformatora, prekidača, prekidaca i drugih tehnologija, su zrele, a trošak proizvodnje je relativno nizak. Oprema pretvorbenica u sustavu prijenosa jednosmjernog struje je složena, uključujući pretvorbeni ventil, DC filter, ravni reaktor i druge, a trošak je skup.

Na primjer, trošak građevine HVDC pretvorbenice može biti nekoliko puta ili više od ekvivalentne AC pretvorbenice.

Troškovi održavanja

Nakon dugoročnog razvoja i primjene opreme za prijenos izmjenične struje, tehnologija održavanja je relativno zrelo i trošak održavanja je nizak. Zahtjevi za održavanje opreme u sustavu prijenosa jednosmjernog struje su visoki, zahtijevaju profesionalne tehničare i specijalnu testnu opremu, a trošak održavanja je visok.

Primjena

• Dugoodaljeni prijenos velike kapacitete: Za potrebe dugoodaljenog (više od nekoliko stotina kilometara) prijenosa velike kapacitete, gubitci na liniji HVDC prijenosa su relativno nizaki. Budući da prijenos jednosmjernog struje nema induktivne i kapacitivne efekte prijenosa izmjenične struje, ne postoji problem reaktivne snage.

• Prijenos podmorskim kablom: U prijenosu podmorskim kablom, budući da kapacitivni struja AC kabla uzrokovat će veliki gubitak i porast napona, a DC kabel nema taj problem, prijenos visokonaponskog DC podmorskog kabela ima veliku prednost.