Távolságos áramellátásra az AC használata oka

Történelmi fejlesztési tényező

A korai energiarendszerekben az egyirányú áram dominált: Az energiarendszer fejlődésének korai szakaszában az alternátor és transzformátor technológiák viszonylag érették és könnyen gyártathatók voltak.

Az AC rendszer könnyen módosíthatja a feszültségi szintet a transzformátor segítségével, így nagyfeszültségű átvitelre kerül sor, amely csökkenti a vonalveszteségeket. Ezért az AC-átvitel széles körben használatos volt a korai időkben, és hatalmas energia-hálózati rendszert formált.

Technikai megfontolások

A transzformátorok előnyei az AC rendszerekben

Az AC-átvitel könnyen emelhető és csökkenthető a transzformátorok segítségével. A termelési végén a generátor kimeneti feszültsége növelkedik, hogy a vonalveszteséget csökkentse a folyamattal. A fogyasztói végén a feszültséget a transzformátor segítségével olyan szintre csökkentik, ami a felhasználó számára alkalmas. A jelenlegi DC transzformátor technológia viszont összetettebb és drágább, és nem tudja annyira rugalmasan állítani a feszültséget, mint az AC transzformátorok a hosszú távolságú átvitel esetén.

Reaktív teljesítmény kiegyensúlyozása

Az AC rendszerben egyszerűen végezhető a reaktív teljesítmény kiegyensúlyozása. A reaktív teljesítmény az a energia, ami szükséges az elektromos és mágneses mezők fenntartásához, de külső munkát nem végez. A hosszú távolságú átvitel esetén a vonal induktancia- és kapacitanciahatásai miatt nagy mennyiségű reaktív teljesítmény keletkezik.

A reaktív teljesítmény kiegyensúlyozó berendezések telepítése aláállomásokban javíthatja a rendszer teljesítményfaktorát, csökkentve a vonalveszteségeket és a feszültségfluktuációkat. Ellenben a HVDC rendszerekben a reaktív teljesítmény ellenőrzése összetettebb, és speciális berendezésekkel kell kiegyensúlyozni.

Hálózat-összekötés

A meglévő energiarendszerek többsége AC hálózat, és az AC rendszerek közötti összekötés viszonylag egyszerű. Transzformátorok és kapcsolók segítségével könnyen elérhető az AC hálózatok különböző régiókban és feszültségi szinteken való összekötése és energia-csere, ami javítja a hálózatok megbízhatóságát és stabilitását.

A DC-átviteli rendszer és az AC rendszer közötti összekötés konvertáló állomásokon keresztül történik, ami nehéz és költséges. A nagy léptékű energia-hálózatokban az AC rendszerek összekötése rugalmasabbá teszi a teljesítmény elosztását és az erőforrások megosztását.

Gazdasági költség szempont

Berendezésköltségek

Jelenleg az AC-átviteli berendezések, például a transzformátorok, kapcsolók, átkapcsolók stb. technológiái érették, és a gyártási költségek viszonylag alacsonyak. A DC-átviteli rendszer konvertáló állomásának berendezései összetettek, beleértve a konverterkapcsolót, a DC-szűrőt, a lánczavaró reaktort stb., és a költségek magasak.

Például egy HVDC konvertáló állomás építésének költsége többszörösen vagy annál is nagyobb lehet, mint egy ekvivalens AC aláállomásé.

Karbantartási költségek

Az AC-átviteli berendezékek hosszú ideje fejlődtek és alkalmazásban vannak, ezért a karbantartási technológiák viszonylag érették, és a karbantartási költségek alacsonyak. A DC-átviteli rendszer berendezéseinek karbantartási követelményei magasak, szakértői technikusokat és speciális vizsgálóberendezéseket igényelnek, és a karbantartási költségek magasak.

Alkalmazás

• Hosszútávú nagy teljesítményű átadás: Hosszútávú (több száz kilométer) nagy teljesítményű átadás esetén az HVDC-átvitel vonalveszteségei relatíve alacsonyak. Mivel a DC-átvitel nem tartalmazza az AC-átvitel induktancia- és kapacitanciahatásait, nincs reaktív teljesítmény problémája.

• Tengeri kábel-átvitel: A tengeri kábel-átvitel esetén az AC kábel kapacitív áramai nagy veszteségeket és feszültségemelkedést okoznak, míg a DC kábelnél nincs ilyen probléma, ezért a magasfeszültségű DC tengeri kábel-átvitel nagy előnyös.