Specoj de HVDC-sistemoj kaj MTDC-konfiguracioj
Alta - Voltageg Direkta - Kurenta (HVDC) Sistemoj Konfiguroj
Alta - Voltageg Direkta - Kurenta, kutime mallongigita kiel HVDC, estas tre efika metodo por longdistanca transdonado de energio, signife reduktanta perdojn de energio kompare al tradicia alterna - kurenta (AC) transdonado. La HVDC sistemo povas esti realigita en diversaj konfiguroj, ĉiu adaptita al specifaj operaciaj postuloj. Ĉi tiu artikolo donas koncizan prezenton de la ĉefaj tipoj de HVDC sistemoj konfiguroj.
Back - to - Back HVDC Sistemoj
En back - to - back (B2B) HVDC konfiguro, ambaŭ la rektifikilo kaj la inversigilo, kiuj estas gravaj komponantoj de la konvertilo, estas hejmitaj en la sama terminala stacio. Ĉi tiuj du konvertilelementoj estas rekte konektitaj unu kun la alia. La ĉefa funkcio de ĉi tiu konfiguro estas konekti du apartajn AC-energiisistemojn. Ĝi atingas ĉi tion per unue konvertado de la envenanta AC-energio en DC per la rektifikilo kaj poste prompta transformado de la DC-energio reen en AC uzante la inversigilon.
Back - to - Back HVDC Sistemoj (Daŭrigita)
La back - to - back HVDC aranĝo estas instalita en unu ĉambro kaj servas por interligi du asinkronajn AC-energisistemojn. Donita la rekta back - to - back konekto de la rektifikilo kaj inversigilo, ne estas bezono por DC-tranĉilinio. Por minimumigi la nombron de tiristroj konektitaj en serio, la intera DC-voltago estas intence tenata je malalta nivelo. Meztempe, la kurentindico de ĉi tiu konfiguro povas atingi kelkajn milojn amperojn.
Ĉi tiu tipo de HVDC sistemo estas speciala utila por ligi du asinkronajn AC-energisistemojn en la jenaj scenaroj:
Du - Terminala HVDC Sistemo
En du - terminala HVDC konfiguro, estas du apartaj terminalaj stacioj, ĉiu funkcianta kiel konvertila stacio. Unu stacio enhavas rektifikilon, dum la alia enhavas inversigilon. Ĉi tiuj du terminaloj estas konektitaj per HVDC tranĉilinio, ebligante efikan transdonadon de elektra energio super longaj distancoj. Ĉi tiu aranĝo estas dezignita por superi la limigojn de tradicia AC-transdonado por longa-haula potenco transdonado, profitante de la avantaĝoj de DC-energio por minimumigi perdojn de energio kaj plibonorigi la efikecon de transdonado tra vastaj geografiaj areoj.
La du - terminala HVDC sistemo havas direkta konekton inter du punktoj sen paralelaj tranĉilinioj aŭ mezaĵaj tapoj laŭ la tranĉilinio. Ĉi tiu karakterizo donas al ĝi sia alternativa nomo, punkto - al - punkto potenco transdonado. Ĝi estas ideale taŭga por apliko de potenco subtenado inter du lokoj, kiuj estas geografie foraj unu de la alia.
Unu el la notindaj avantaĝoj de la du - terminala HVDC sistemo estas ĝia manko de bezono por HVDC cirkvobreaker. En okazo de prizorgado aŭ kiam purigas defektojn, la AC-cirkvobreakeroj sur la AC-flanko povas esti uzitaj por de-energizi la DC-linion. Komparite al DC-cirkvobreakeroj, AC-cirkvobreakeroj havas pli simplan dizajnon kaj venas je pli malalta kostoj, farante la du - terminala HVDC sistemo pli ekonomia kaj pli facila prizorgi.
Multi - Terminala DC (MTDC) Sistemo
La Multi - Terminala DC (MTDC) sistemo reprezentas pli kompleksan HVDC konfiguron. Ĝi uzas plurajn tranĉiliniojn por starigi konektojn inter pli ol du punktoj. Ĉi tiu aranĝo konsistas el pluraj terminalaj stacioj, ĉiu equipita kun sia propra konvertilo, ĉiuj interkonectitaj per HVDC tranĉilinio reto. En ĉi tiu reto, iuj konvertiloj funkcias kiel rektifikiloj, konvertantaj AC-energion al DC, dum aliaj operacias kiel inversigiloj, transformantaj DC-energion reen en AC por distribuo al ŝarĝoj. Fundamenta principo de la MTDC sistemo estas, ke la tuta potenco subtenata de la rektifikilstacioj devas egaligi la kombinitan potencon ricevitajn de la inversigilo (ŝarĝo) stacioj, certigante balancitan kaj efikan fluon de potenco tra la interkonectita reto.
Multi - Terminala DC (MTDC) Sistemo (Daŭrigita)
La MTDC reto estas analoga al AC-reto en termoj de ĝia fleksebleco, sed ĝi oferas unikan avantaĝon: la kapablo precize kontroli potencaflovon ene de la DC-distribuita reto. Tamen, ĉi tiu pliigita funkcio venas je la kostoj de pli granda komplekseco, farante la MTDC sistemon signife pli komplika ol du - terminala HVDC konfiguro.
En MTDC aranĝo, dependi de AC-cirkvobreakeroj sur la AC-flanko ne estas ebla. Kontraŭe al du - terminala sistemo, uzi AC-cirkvobreakeron depresus la tutan DC-reton anstataŭ sole izoli nur la defektan aŭ prizorgadbezonatan linion. Por trakti ĉi tion, la MTDC sistemo postulas plurajn DC-switchgear komponentojn, kiel cirkvobreakeroj. Ĉi tiuj specializitaj DC-cirkvobreakeroj estas dizajnitaj por sekure de-energizi cirkvojn aŭ izoli specifajn sekciojn dum prizorgado operacioj aŭ kiam purigas defektojn, certigante la stabilecon kaj fidindecon de la reto.
Konserve de sistembalanceco estas esenca en MTDC sistemo. La tuta kurento subtenata de la rektifikilstacioj devas precize kongrui kun la kurento konsumata de la inversigilstacioj. Kiam estas subita surgo en potenca postulado de ajna inversigilstacio, la DC-energian produkton bezonas esti pligrandigita akurate por kontentigi la pliigitan ŝarĝon. Dum ĉi tiu procezo, estas esenca daŭre monitori kaj kontroli ambaŭ la subtenatan voltagon kaj la operacion de la inversigiloj por eviti superrabatan, kiu povus konduki al sistemdefektoj.
Unu el la klavaj fortajoj de MTDC sistemoj estas ilia fidindeco dum forigis fortoj. En okazo de neatendita potenca defekto je unu de la generadstacioj, la sistemo povas rapide re-rute potencon tra alternativaj konvertilstacioj, minimumigante perturbadon al la tuta potenco subtenado.
Aplikoj de MTDC
MTDC sistemoj povas esti kategorizitaj en du ĉefajn tipojn:
Seria MTDC Sistemo
En serio MTDC konfiguro, pluraj konvertilstacioj estas konektitaj en serio, simile al komponantoj en elektra serio-cirkvo. Definanta karakterizo de ĉi tiu aranĝo estas, ke la kurento fluanta tra ĉiu konvertilstacio restas identa, ĝi estas metita de unu de la stacioj. Tamen, la falado de voltago estas distribuita inter la konvertilstacioj, kun ĉiu stacio spertanta parton de la tuta falado de voltago tra la serio-konektita reto.
Seria MTDC Sistemo (Daŭrigita)
La serio MTDC sistemo povas esti rigardita kiel etendita versio de la du - terminala HVDC sistemo, inkluzive de pluraj konvertilstacioj konektitaj en serio, kiel ilustrite en la akompananta diagramo. Tipe, la konvertilstacioj en serio MTDC aranĝo havas pli malaltan kapaciton kompare al tiuj uzitaj en paralela MTDC sistemoj.
Ĉi tiu sistemo komune uzas monopolarajn DC-ligilojn, kie la DC-linio estas terestrare nur je unu specifa punkto. Por protekti kontraŭ transientaj elektraj surge, terestrara kondensilo povas esti instalita je aliaj punktoj laŭ la linio kiel aldona protektado.
Izolado koordinado en la serio MTDC sistemo prezentas signifajn defiojn pro la variasaj DC-voltagoj je ĉiu stacio. La potencaflovokontrolmekanismo en la serio MTDC sistemo estas pli kompleksa kompare al tiu de la paralela MTDC sistemo. En paralela MTDC sistemo, potencaflovo povas esti regula per injekti kurenton en specifaj linioj, dum en la serio MTDC sistemo, potencaflovokontro dependas de ajustado de la voltago je ĉiu terminala stacio.
Potencaflovoinversigo en serio MTDC sistemo povas esti facile atingita uzante ambaŭ Voltage Source Converters (VSC) kaj Current Source Converters (CSC). Tamen, kiam okazas defekto aŭ planitaj prizorgado necesas por specifa linio, la tuta DC-reto estos senelktra. Simile al la du - terminala HVDC sistemo, AC-flanka cirkvobreakeroj estas uzitaj por de-energizi la DC-reton. Etendi la serio MTDC sistemon ankaŭ posedas malfacilajojn. Instalado de novaj terminalaj stacioj postulas tutan senelktran de la reto, ĉar la ring-forma DC-reto devas esti disigita je la instalpunkto, interrompante la potenco subtenadon al ĉiuj aliaj stacioj laŭ la vojo.
Paralela MTDC Sistemo
En paralela MTDC sistemo, pluraj konvertilstacioj funkciantaj kiel inversigiloj aŭ ŝarĝostacioj estas konektitaj al ununura konvertilstacio aganta kiel rektifikilo. Ĉi tiu rektifikilstacio subtenas potenco al la tuta DC-reto. Analoge al paralela elektra cirkvo, la voltago restas konstanta tra ĉiuj inversigiloj aŭ ŝarĝostacioj, kun ĝia valoro metita de unu de la konvertilstacioj. Kontraŭe, la kurentosubteno varias laŭ la potenca postulado je ĉiu stacio. Por mantenado de balancita kurentosubteno, la kurento estas dinamike ajustata respondante al la potenca postulado de individuaj ŝarĝostacioj. Ĝenerale, la terminalaj stacioj en paralela MTDC sistemo havas pli altan kapaciton ol tiuj en serio MTDC reto.
Paralela MTDC Sistemo (Daŭrigita)
Potencaflovoinversigo en paralela MTDC sistemo povas esti atingita per aŭ voltagoinversigo aŭ kurentoinversigo metodoj. Uzante voltagoinversigon, kiu estas tipike asociita kun Current Source Converter (CSC) bazitaj terminalaj stacioj, ĝi havas efikon sur ĉiuj konvertilstacioj. Pro tio, tre sofistika kontrola kaj komunikada sistemo devas esti implementita inter ĉi tiuj konvertiloj por administri ĉi tiun efikon. Kontraŭe, se potencaflovoinversigo estas atingita uzante la kurentoinversigon teknikon, kiu estas ofte asociita kun Voltage Source Converter (VSC) bazitaj terminalaj stacioj, la procezo estas multe pli simpla realigi. Ĉi tio estas la ĉefa kaŭzo kial VSC-estas favoritaj super CSC-estas en paralela MTDC sistemoj.
En VSC-bazita MTDC sistemo, ĉar la voltago restas konstanta, la potenccapablo de la terminala stacio estas determinita per la kurentospecifoj de la valvkonvertilo. Ĉi tiu konfiguro oferas signifan avantaĝon en terminoj de potencaflovokontro ene de la DC-reto. Ĝi povas precize reguli la potencaflovon per injekti kurenton en specifaj linioj, kiu estas pli oportuna procezo kompare al la potencaflovokontro mekanismo en serio sistemoj, kiuj dependas de voltagokontrolo je ĉiu stacio.
Unu el la plej notindaj trajtoj de la paralela MTDC sistemo estas ĝia rezisto kontraŭ defektoj. Se okazas defekto en iu ajn de la terminalaj stacioj, la resto de la DC-reto restas neniam afektita. Tamen, por izoli la specifajn DC-liniojn asociitajn kun la defekta stacio, aparta DC-cirkvobreakero estas necesa. Aldone, dum la etendo de la DC-reto, ne estas bezono interrompi la potenco subtenadon. Ĉi tio estas ĉar novaj terminalaj stacioj povas esti instalitaj paralele kun la ekzistantaj linioj, certigante senproblema integriĝon sen interrompi la daŭran potenco distribuadon.
Alia avantaĝo de la paralela MTDC sistemo estas ĝia relative simpla izolado koordinado kompare al serio sistemo. Pro la konstanta voltago tra la reto, la izoladpostuloj estas pli facila administrigi.
La paralela MTDC sistemo povas esti plu klasifikita en du kategorioj:
Radia MTDC Sistemo
La radia MTDC sistemo estas specifa tipo de paralela MTDC konfiguro. En ĉi tiu aranĝo, se estas rompo en tranĉilinio aŭ la forigo de unu ligo, ĝi kondukos al la interrompo de potenco subtenado al unu aŭ pluraj konvertilstacioj. Ĉi tiu karakterizo faras la radian MTDC sistemon iom vulnera al unu-punkto-defekto scenaroj, ĉar ĉiu perturbo en la tranĉilinio povas havi direktan efikon sur la potenco subtenado al certaj partoj de la reto.
La provizita figuro montras konfiguron kie kvar inversigilstacioj estas konektitaj al ununura rektifikilstacio. En ĉi tiu aranĝo, estas evidente, ke se estas rompo en iu ajn de la linioj, ĝi neeviteble rezultos en la interrompo de potenco subtenado al almenaŭ unu terminala stacio. Ĉi tiu vulnereblo faras la radian MTDC sistemon malpli fidinda kompare al la Mesh aŭ Ring tipo MTDC sistemoj.
Mesh (Ring) MTDC Sistemo
En Mesh aŭ Ring MTDC sistemo, la inversigiloj (ŝarĝostacioj) estas interkonectitaj kun ununura rektifikilstacio en mesh aŭ ring-simila formado. Unu el la klavaj avantaĝoj de ĉi tiu konfiguro estas, ke eĉ se estas rompo en ununura tranĉilinio aŭ la forigo de unu ligo, ĝi ne kondukas al la interrompo de potenco subtenado al iu ajn de la inversigilstacioj. La sekva figuro klare ilustras tian mesh aŭ ring MTDC sistemon. Ĉi tiu inherentaj rezisto kontraŭ linidefectoj faras la Mesh aŭ Ring MTDC sistemon pli fidinda opcio por potenco transdonado kaj distribuado en certaj aplikoj, ĉar ĝi povas pli bone resisti perturbadojn kaj certigi daŭran potenco subtenadon al la konektitaj ŝarĝostacioj.
Kiel ilustrite, en mesh aŭ ring-tipo MTDC sistemo, la forigo de iu ajn ununura ligo ne interrompas la potenco subtenadon al iu ajn konvertilstacio. Anstataŭe, la elektra potenco estas aŭtomate rerouteita tra alternativaj ligoj ene de la reto. Ĉi tiu senproblema redirekto estas ebligita per la interkonecta naturo de la mesh aŭ ring konfiguro. Tamen, estas kritike noti, ke ĉi tiuj alternativaj ligoj devas esti zorge dezajnitaj por manĝi la pliigitan potenco transdonadon dum minimumigante perdojn de potenco.
La absenco de potenco interrompoj en la mesh-tipo MTDC sistemo estas signifaj avantaĝo. Ĝi certigas daŭran kaj stabilan potenco subtenadon, eĉ konfrontiĝante kun neatenditaj ligo defektoj. Konsekvenca, paralela konektita mesh-tipo MTDC sistemo oferas superan fidindecon kompare al ĝia paralela konektita radia tipo kontraŭparto. La radia sistemo's susceptibleco al potenco interrompoj pro unu-ligo perturbadoj malaperas kontraŭ la mesh sistemo's robusta kapablo daŭrigi potenco flua sub similaj cirkonstancoj, farante la mesh aŭ ring-tipo MTDC sistemon preferata elekto por aplikoj, kie daŭra potenco subtenado estas de plej grava graveco.
