Razlogi za uporabo stromnice pri dolgočasni prenosu električne energije

Istorijeski razvojni faktor

Zgodnje električne sisteme so dominirale napetostni tok: V zgodnjih dneh razvoja električnih sistemov je tehnologija alternatorjev in transformatorjev bila relativno zrela in enostavna za izdelavo. 

Napetostni tok lahko preprosto spremeni raven napetosti skozi transformator, da doseže visokonapetostno prenos, ki zmanjša izgube v črti, zato je bil napetostni prenos v zgodnjih dneh široko uporabljen in se formiral obsežen sistem električnih omrežij.

Tehnične razlage

Prednosti transformatorjev v napetostnih sistemih

Napetostni prenos je mogoče preprosto povišati in znižati s pomočjo transformatorjev. Na strani proizvodnje električne energije se izhodna napetost generatorja poveča, da se zmanjša tok in s tem tudi izgube na črti. Na strani porabe se napetost zniža na ravni, primerni za uporabnika, s pomočjo transformatorja. Trenutna tehnologija DC transformatorjev je relativno zapletena in draga, ter je težko prilagoditi napetost tako fleksibilno kot pri AC transformatorjih pri dolgočasnem prenosu.

Kompensacija reaktivne moči

V napetostnih sistemih je mogoče preprosto izvesti kompensacijo reaktivne moči. Reactivna moč je energija, potrebna za ohranjanje električnih in magnetnih polj v sistemu električne energije, toda ne opravlja nobene zunanje dela. Pri dolgočasnem prenosu se zaradi induktivnih in kapacitivnih učinkov črte ustvari veliko količina reaktivne moči. 

S namestitvijo naprav za kompensacijo reaktivne moči v pretvorovalnih postajah se lahko izboljša koeficient moči sistema in zmanjša izgube v črti ter nihanja napetosti. Na drugi strani je kontrola reaktivne moči v HVDC sistemih relativno zapletena in za kompensacijo potrebujeta specializirana oprema.

Povezava omrežij

Večina obstoječih sistemov električne energije so napetostna omrežja, in povezava med napetostnimi sistemi je relativno preprosta. Skozi transformatorje in preklopnike je mogoče doseči povezavo in izmenjavo moči med napetostnimi omrežji v različnih regijah in različnih ravnih napetosti, kar izboljša zanesljivost in stabilnost omrežij električne energije.

Povezava med sistemom prenosa DC in napetostnim sistemom je potrebno preko pretvorovalne postaje, kar je zapleteno in dragoceno. V velikih omrežjih električne energije omrežja napetostnih sistemov omogočajo boljšo fleksibilnost pri dodeljevanju moči in deljenju virov.

Gospodarski vidik stroškov

Stroški opreme

Trenutno so tehnologije opreme za napetostni prenos, kot so transformatorji, preklopniki, varnostni preklopniki itd., zrele in njihova proizvodnja je relativno cerna. Oprema pretvorovalne postaje v sistemih prenosa DC je zapletena, vključuje pretvornike, DC filtre, ravnilne reaktorje itd., in je draga.

Na primer, stroški gradnje HVDC pretvorovalne postaje lahko znašajo večkrat več kot stroški ekvivalentne napetostne pretvorovalne postaje.

Stroški vzdrževanja

Po dolgoletnem razvoju in uporabi opreme za napetostni prenos je tehnologija vzdrževanja relativno zrela in stroški vzdrževanja so nizki. Zahtevnost vzdrževanja opreme v sistemih prenosa DC je visoka, zahteva strokovne tehnične osebje in posebno testno opremo, in so visoki stroški vzdrževanja.

Uporaba

• Dolgokrajši prenos velikih kapacitet: Za potrebe dolgokrajšega (več kot nekaj stotin kilometrov) prenosa velikih kapacitet so izgube pri HVDC prenosu relativno nizke. Ker prenos DC ni obremenjen z induktivnimi in kapacitivnimi učinki prenosa napetostnega toka, ni problema reaktivne moči.

• Prenos podmorskega kabelja: Pri prenosu podmorskega kabelja bo kapacitivni tok AC kabelja povzročil veliko izgub in povečanje napetosti, medtem ko DC kabel takšnega problema ni, zato ima visokonapetostni prenos DC podmorskega kabelja veliko prednost.