Konfigurazzjonijiet tal-Sistema ta' Ħalq Dirett Għoli (HVDC)

Il-Ħalq Dirett Għoli, komuni kumunament bħala HVDC, hu metodu ta' effiċjenza għal it-tasjir tal-enerġija elektrika fuq distanzi twil, jżallif l-ħsara tal-enerġija f'dawk il-konfigurazzjonijiet tradizzjonali tal-ħalq alternativ (AC). Is-sistema ta' HVDC tista' tkun implementata f'diversi konfigurazzjonijiet, kull waħda mhuxbta' lil esigenzi operattivi speċifiċi. Din l-artiklu tgħaddi rikognizzjoni qasira tal-tipi prinċipali tal-konfigurazzjonijiet tas-sistema ta' HVDC.

Sistemi ta' Back - to - Back HVDC

F'konfigurazzjoni ta' back - to - back (B2B) ta' HVDC, il-rettifikatur u l-inverter, li huma l-elementi ħasis tal-konvertitur, huma miftuħa ftit stazzjoni terminali waħda. Dawn l-elementi żewġa tal-konvertitur huma miċċudja direttament back - to - back mal-ieħor. Il-funzjoni prinċipali ta' din il-konfigurazzjoni hija tiġi lill-ħolqa ta' dawk is-sistemi elektriki ta' ħalq alterantiv (AC) differenti. Tgħaddi dan billi tfittex l-enerġija AC inħalqa fil-rettifikatur u wara dawk tfittexha l-enerġija DC tirtini f'enerġija AC permezz tal-inverter.

Sistemi ta' Back - to - Back HVDC (Segwi)

Is-setup ta' back - to - back ta' HVDC jiġi installat f'kamra waħda u jgħin lill-interconnessioni bejn żewġ sistemi ta' ħalq alterantiv (AC) asinhroni. Minħabba l-miċċudjar direttament back - to - back tal-rettifikatur u l-inverter, ma jkunx hemm bżonn għal linja ta' trasferiment ta' DC. Biex tikseb l-ammont minnu ta' tiristori miftuħa fit-tisjel, il-voltajj ta' DC intermedi hu intenzjonaliement mantanu f'livell baż. Wara dawk, ir-rat tad-darba ta' din il-konfigurazzjoni tista' tagħmil migħbaż amperijiet.

Dan it-tip ta' sistema ta' HVDC hu partikulari użuful biex jilinkja żewġ sistemi ta' ħalq alterantiv (AC) asinhroni fl-isfarijiet segwi:

• Meta żewġ sistemi ta' AC jew reżi operati bl-iżjed frequenza.

• Meta żewġ sistemi għandhom is-silġa frequenza imma jippermettu differenza ta' faz.

Sistema ta' HVDC B'Terminalitwa Sitt

F'konfigurazzjoni ta' HVDC b'terminalitwa sitt, hemm żewġ stazzjonijiet terminali differenti, kull waħda funzjona bħala stazzjoni ta' konvertitur. Stazzjoni waħda tħassib rettifikatur, mentri l-oħra tħassib inverter. Dawn l-terminalitwa żewġa huma miċċudja mill-inqas b'linja ta' trasferiment ta' HVDC, li tippermetti l-effiċienza tal-tasjir tal-enerġija elekttrika fuq distanzi twil. Din il-konfigurazzjoni hija disegnata biex tisbarra l-limiti tal-trasferiment tradizzjonali ta' AC għal trasferiment tal-enerġija fuq distanzi twil, li jgħadim l-avvantaggi tal-enerġija DC biex jżallif l-ħsara tal-enerġija u jżdied l-effiċjenza tal-trasferiment fuq vasti teritori geografici.

Is-sistema ta' HVDC b'terminalitwa sitt tħassib l-ħolqa diretta bejn żewġ punti mingħajr linji ta' trasferiment paralleli jew taps intermedji lunga linja ta' trasferiment. Dan ikkaratteristiċi jgħadim il-isem alternattiv ta' din is-sistema, trasferiment tal-enerġija mill-punt ta' l-ewwel sal-punt ta' l-aħħar. Hi idejala għall-applikazzjonijiet ta' furniz tal-enerġija bejn żewġ lokazzjonijiet li huma geografikament distanti minnhom.

Widna l-avvantaggi ta' is-sistema ta' HVDC b'terminalitwa sitt hu l-ebda bżonn għal circuit breaker ta' HVDC. Meta tkun hemm manutenzjoni jew meta tkun hemm neċessità ta' tfaqqas tal-problemi, il-circuit breakers ta' AC fil-parti ta' AC jistgħu jiġu użati biex jidfarrgħu l-linja ta' DC. Fil-paragun mad-dc circuit breakers, id-daqs tas-silġa ta' AC hu aktar sempliċi u jkunu b'kost minor, li jagħmel is-sistema ta' HVDC b'terminalitwa sitt aktar ekonomika u aktar facili għal manutenzjoni.

Sistema ta' Multi-Terminal DC (MTDC)

Is-sistema ta' Multi-Terminal DC (MTDC) tħassib konfigurazzjoni ta' HVDC aktar komplikata. Tagħmel użu minn linji ta' trasferiment multipli biex tstabili l-ħolqa bejn aktar minn żewġ punti. Din il-konfigurazzjoni tinsab fi diversi stazzjonijiet terminali, kull waħda armata b'konvertitur tieha, kollox miċċudja mill-inqas b'risset ta' linji ta' trasferiment ta' HVDC. Fi din il-risset, dawn il-konverturi żewġa funzjonaw bħala rettifikaturi, li jkunu l-enerġija AC f'dirett, u oħrajn joperaw bħala inverters, li jkunu l-enerġija DC tirtini f'enerġija AC għal distribuzzjoni tal-carichi. Prinċipju fondamentali ta' sistema ta' MTDC huwa li l-enerġija totali mifurrnita mill-stazzjonijiet ta' rettifikaturi għandha tkun ugwal mal-enerġija totali mirċieva mill-stazzjonijiet ta' inverter (carichi), li jgaranti l-flus tal-enerġija bilanċjat u efficienti fuq il-risset interconnessa.

Sistema ta' Multi-Terminal DC (MTDC) (Segwi)

Ir-risset ta' MTDC hija analoga għall-grig ta' AC f'flexibilità, iżda tħassib avvantaggi uniku: l-abilità ta' kontrolu preċisu tal-flus tal-enerġija fil-risset distribuita ta' DC. Iżda, din il-funzjonalità inkresata tħassib xiber ta' komplikata, li jagħmel is-sistema ta' MTDC aktar komplikata minn sistema ta' HVDC b'terminalitwa sitt.

F'setup ta' MTDC, l-użu tas-silġa ta' AC fil-parti ta' AC mhux possibli. Inhu kif fis-sistema b'terminalitwa sitt, l-użu tas-silġa ta' AC l-aħħar jidfarrgħu l-univers ta' risset ta' DC, mhux biss il-linja ta' problema jew manutenzjoni. Biex jagħmlu front il-problemu, is-sistema ta' MTDC tħteġ komponenti multipli ta' switchgear ta' DC, bħal circuit breakers. Dan is-silġa ta' DC spesjalizzati huma disegnati biex jidfarrgħu l-kurrent jew jiġboru parti speċifiċi waqt manutenzjoni jew meta tkun hemm neċessità ta' tfaqqas tal-problemi, li jgaranti l-stabilità u l-affidabilità tal-risset.

L-bilanċ tal-sistema huwa essenzjali fis-sistema ta' MTDC. Il-kurrent totali mifurrnit mill-stazzjonijiet ta' rettifikaturi għandu tkun identiku mal-kurrent mirċiev mill-stazzjonijiet ta' inverter. Meta tkun hemm passa subita fil-domanda ta' potenza minn xi stazzjoni ta' inverter, l-enerġija DC għandha tkun inkresata biex tmassbaxxa l-carigħa inkresata. F'din il-proċess, huwa essenzjali li nmonitorjaw u nkuntrolljaw l-voltajj mirċiev u l-operazzjonijiet ta' l-inverter biex jprevenu l-overloading, li jistgħu jilgħqu l-falliment tal-sistema.

Widna l-forza ta' sistemi ta' MTDC hu l-affidabilità tagħhom waqt l-forced outages. Meta tkun hemm falliment tat-talbija ta' potenza mit-tnejn minn xi stazzjoni ta' generazzjoni, is-sistema tista' tirreġistra l-enerġija permezz ta' stazzjonijiet ta' konvertitur alternattivi, li jminimu l-disordini fil-forniz tal-enerġija.

Aplikazzjonijiet ta' MTDC

• Integrazzjoni ta' Enerġija Rinnovabbli: Jfacilita l-ħolqa bejn ħafna fermi ta' enerġija rinnovabbli bsissa ta' DC mal-grigi ta' potenza, li jgaranti l-distribuzzjoni efficienti ta' l-enerġija ċara.

• Potenza tal-Wind Offshore: Jpermetti l-ħolqa bejn ħafna fermi tal-wind offshore mal-grig tal-terra, li jisbarra l-problemi ta' trasferiment ta' ammont kbir ta' potenza fuq distanzi twil minn postijiet offshore remoti.

• Tasjir ta' Potenza Konsiderabbli: Jpermetti l-transferiment ta' ammont kbir ta' potenza minn ħafna stazzjonijiet ta' generazzjoni ta' AC remota għal ħafna centri ta' carigħa, li joptymizzaw l-distribuzzjoni ta' l-enerġija fuq vasti regioni.

• Interconnessioni ta' Grig: Jpermetti l-interconnessioni bejn żewġ sistemi ta' ħalq alterantiv (AC) asinhroni, li jgħadim l-affidabilità tal-grig u l-capabilitajiet ta' scambio ta' potenza.

• Riallokazzjoni ta' Potenza: Jpermetti l-riallokazzjoni ta' l-forniz ta' potenza waqt l-falliment ta' potenza fil-stazzjonijiet ta' generazzjoni individwali, li jgaranti l-forniz kontinwu ta' potenza għal l-konsumaturi.

• Suport tal-Grig ta' AC: Jistgħu jfornixxi potenza addizzjonali għal grigi ta' AC karigħa kbira permezz ta' rettifikatur waħid u inverters multipli biex jinjettaw l-enerġija fil-grig ta' AC, li jżallif il-congestion u jgħadim l-prestazzjoni tal-grig.

• Tapping ta' Potenza Fleksibbli: Joffru l-flexibilità ta' tapping ta' potenza minn punti multipli fil-risset, li jadattaw għal diversi domandi ta' potenza u rikjesti ta' distribuzzjoni.

Is-sistemi ta' MTDC jistgħu jiġu klassifikati f'żewġ tipi prinċipali:

Sistema ta' MTDC Serie

F'konfigurazzjoni ta' MTDC serie, stazzjonijiet multipli ta' konvertitur huma miċċudja fis-silġa, kif ikunu komponenti f'kitba ta' silġa elektrika. Karatteristika definittiva ta' din il-konfigurazzjoni huwa li l-kurrent li jpassa trid stazzjonijiet ta' konvertitur huwa identiku, li hu sett mill-ewwel stazzjoni. Iżda, il-drop ta' voltajj hu distribut bejn stazzjonijiet ta' konvertitur, kun huwa kunkant parti ta' l-drop ta' voltajj totali fil-risset miċċudja fis-silġa.

Sistema ta' MTDC Serie (Segwi)

Is-sistema ta' MTDC serie tista' tirkonosca bħala verżjoni estesa ta' sistema ta' HVDC b'terminalitwa sitt, li jinkludu stazzjonijiet multipli ta' konvertitur miċċudja fis-silġa, kif ikunu illustrati fil-diagramm li jsegwi. Tipikalment, stazzjonijiet ta' konvertitur fis-sistema ta' MTDC serie għandhom kapacita aktar bassa minn dak ta' sistemi ta' MTDC parallel.

Din is-sistema solitament tuża links ta' DC monopolar, fejn il-linja ta' DC hi miftuħa għall-ground biss f'punt speċifiċi. Biex jproteġu minn surgejiet elettrika transjent, kapazzitor ta' grounding jistgħu jiġu installati f'punti oħra lunga l-linja bħal misura addizzjonali ta' protezzjoni.

Il-koordinażjoni ta' insulation fis-sistema ta' MTDC serie tħassib sfidi signifikanti minħabba l-voltajj ta' DC differenti fil-kull stazzjoni. Il-mekkanismu ta' kontrolu tal-flus tal-enerġija fis-sistema ta' MTDC serie huwa aktar komplikat minn dak tas-sistema ta' MTDC parallel. Fis-sistema ta' MTDC parallel, il-flus tal-enerġija jista' jkun kontrolat permezz tal-injizzjoni ta' kurrent fil-linji specifiki, iżda fis-sistema ta' MTDC serie, il-kontroll tal-flus tal-enerġija hu dipendenti mid-djustament tal-voltajj fil-kull stazzjoni terminale.

Il-revers ta' flus tal-enerġija fis-sistema ta' MTDC serie jista' jiġi raggiungut b'mod facilitu permezz tal-Voltage Source Converters (VSC) u Current Source Converters (CSC). Iżda, meta jkun hemm problema jew manutenzjoni programmata għal linja speċifiċa, l-univers ta' risset ta' DC jkun ifarrgħu. Kif fis-sistema ta' HVDC b'terminalitwa sitt, is-silġa ta' AC huma użati biex jidfarrgħu l-univers ta' risset ta' DC. L-espansjoni ta' sistema ta' MTDC serie wkoll tħassib diffikultajiet. L-installazzjoni ta' stazzjonijiet terminali ġodda jistħu tħtieġ blackout totali tar-risset, li l-network ta' DC ring-shaped jkun miftuħ fil-punt ta' installazzjoni, li jdisturbja l-forniz ta' potenza għal dawk stazzjonijiet oħra lunga l-trajett.

Sistema ta' MTDC Parallel

F'konfigurazzjoni ta' MTDC parallel, stazzjonijiet multipli ta' konvertitur funzjonanti bħala inverters jew stazzjonijiet ta' carigħa huma miċċudja mal-inqas stazzjoni ta' konvertitur bħala rettifikatur. Din il-stazzjoni ta' rettifikatur tifurnixxi l-enerġija lill-univers ta' risset ta' DC. Analoga għall-kitba ta' silġa parallel, il-voltajj huwa kostanti fl-kull stazzjoni ta' inverter jew carigħa, li hu sett mill-ewwel stazzjoni ta' konvertitur. Fis-silġa, l-forniz ta' kurrent varja skond l-domanda ta' potenza fil-kull stazzjoni. Biex jgaranti l-bilanċ ta' kurrent, l-kurrent hu dinamikament adjustat skond l-esigenzi ta' potenza tal-kull stazzjoni ta' carigħa. Generalment, stazzjonijiet terminali fis-sistema ta' MTDC parallel għandhom kapacita aktar kbar minn dawk fil-sistema ta' MTDC serie.

Sistema ta' MTDC Parallel (Segwi)

Il-revers ta' potenza fis-sistema ta' MTDC parallel jista' jiġi raggiungut permezz tal-metodu ta' revers ta' voltajj jew metodu ta' revers ta' kurrent. Meta jkun hemm użu tal-metodu ta' revers ta' voltajj, li huwa normalment associat mal-stazzjonijiet terminali basati fuq Current Source Converter (CSC), huwa jaffeta l-konverturi kollha. Fl-konsegwenza, sistem ta' kontrol u komunikazzjoni sofisticati huma meħtieġa bejn dawn il-konverturi biex jkun mgħallem din l-effett. Iżda, jekk il-revers ta' potenza jkun raggiungut permezz tal-metodu ta' revers ta' kurrent, li huwa normalment associat mal-stazzjonijiet terminali basati fuq Voltage Source Converter (VSC), il-proċess huwa aktar straightforward għal implementazzjoni. Dan huwa l-raġuni prinkipali għal li l-VSC huma preferiti għal CSC fis-sistemi ta' MTDC parallel.

Fis-sistema ta' MTDC basata fuq VSC, skont il-voltajj huwa kostanti, il-rating ta' potenza ta' stazzjoni terminale hu determinat mill-ratings ta' kurrent tal-valvola ta' konvertitur. Din il-konfigurazzjoni tħassib avantaggi signifikanti skont il-kontroll ta' flus tal-enerġija fil-risset ta' DC. Tista' tikkontrolla preċisu l-flus ta' potenza permezz tal-injizzjoni ta' kurrent fil-linji specifiki, li huwa approċċi aktar convenienti minn din il-mekkanismu ta' kontrol ta' potenza fis-sistema ta' MTDC serie li hu dipendenti mid-djustament ta' voltajj fil-kull stazzjoni.

Widna l-forza ta' sistema ta' MTDC parallel hu l-affidabilità tagħhom waqt l-problemi. Jekk jkun hemm problema fil-kull stazzjoni terminale, il-rest ta' risset ta' DC jkun jibqa' mhux affettwat. Iżda, biex jgħabdu l-linji ta' DC speċifiċi assosjati mal-stazzjoni problematica, hu meħtieġ silġa ta' DC separat. Aktar kif fis-sistema ta' MTDC parallel, l-espansjoni ta' risset ta' DC ma jkunx meħtieġ interrupt l-forniz ta' potenza. Dingħatax, stazzjonijiet terminali ġodda jistgħu jiġu installati parallel mal-linji esistenti, li jgaranti l-integrazzjoni seamless mingħajr ma jdisruptaw l-distribuzzjoni ta' potenza.

Aktar avantaggi ta' sistema ta' MTDC parallel hu l-koordinazzjoni ta' insulation relativament sempliċi paragonati mal-sistema ta' MTDC serie. Minħabba l-voltajj kostanti fil-risset, l-requirements ta' insulation huma aktar straightforward għal management.

Is-sistema ta' MTDC parallel tista' tkun klassifikata f'żewġ categoriji:

Sistema ta' MTDC Radiale

Is-sistema ta' MTDC radiale hija tip speċifiċi ta' konfigurazzjoni ta' MTDC parallel. F'din il-konfigurazzjoni, jekk jkun hemm break fil-linja ta' trasferiment jew removal ta' link waħid, dan jkun jilqgħu l-interrupt ta' forniz ta' potenza għal stazzjonijiet ta' konvertitur waħid jew aktar. Din il-karatteristika tħassib is-sistema ta' MTDC radiale vulnerabbli għal scenari ta' single-point-of-failure, li kwalunkwe disturbu fil-linja ta' trasferiment jkun jaffetta l-forniz ta' potenza għal parti speċifiċi tal-risset.

Id-diagramm providot jillustra konfigurazzjoni fejn ir-robba ta' stazzjonijiet ta' inverter huma miċċudja mal-inqas stazzjoni ta' rettifikatur. F'din is-sistema, huwa evidenti li jekk jkun hemm break fl-albgħedda ta' linja, dan jkun jilqgħu l-interrupt ta' forniz ta' potenza għal stazzjoni terminale waħda jew aktar. Din il-vulnerabbiltà tħassib is-sistema ta' MTDC radiale aktar minn sistemas ta' MTDC Mesh jew Ring.

Sistema ta' MTDC Mesh (Ring)

F'sistema ta' MTDC Mesh jew Ring, stazzjonijiet ta' inverter (carigħa) huma miċċudja mal-inqas stazzjoni ta' rettifikatur f'format ta' mesh jew ring. Widna l-avvantaggi ta' din il-konfigurazzjoni huwa li jekk jkun hemm break fil-linja ta' trasferiment waħid jew removal ta' link, dan ma jkunx jilqgħu l-interrupt ta' forniz ta' potenza għal stazzjonijiet ta' inverter. Id-diagramm li jmiss jillustra sistema ta' MTDC Mesh jew Ring. Din il-resilienza ta' l-problemi ta' linja tħassib is-sistema ta' MTDC Mesh jew Ring opzjoni aktar affidabili għal tasjir u distribuzzjoni ta' potenza f'dawn l-applikazzjonijiet, li jistgħu jaffrontaw l-disturbu u jgaranti l-forniz ta' potenza kontinwu għal stazzjonijiet ta' carigħa.

Kif jillustra, fis-sistema ta' MTDC Mesh jew Ring, il-removal ta' link waħid ma jkunx jilqgħu l-interrupt ta' forniz ta' potenza għal stazzjoni ta' konvertitur. Invece, l-enerġija elektrika tista' tirreġistra automatikament permezz ta' links alternattivi fil-risset. Din il-redirect seamless hija possibli minħabba l-interconnessioni ta' format ta' mesh jew ring. Iżda, huwa essenzjali li dawn il-links alternattivi jkunu disegnat biex jaffrontaw l-inkres ta' tasjir ta' potenza minniqsin l-ħsara ta' potenza.

Il-presenza ta' l-interrupt ta' potenza fis-sistema ta' MTDC Mesh hu avantaggi importanti. Hu jgaranti l-forniz ta' potenza kontinwu u stabil, waqt l-problemi ta' link mhux attessati. Konsekwentemente, sistema ta' MT