Mipango ya Mfumo wa DC Inchi Kuu (HVDC)

Mfumo wa DC Inchi Kuu, unaoelezea kama HVDC, ni njia inayofaa sana ya kutumia nguvu zaidi ya umeme kwa muda mrefu, unapokata punguza ya nguvu kwa urahisi zaidi kuliko utumiaji wa AC wa zamani. Mfumo wa HVDC unaweza kutathmini katika mipango mbalimbali, kila moja imetathmini kwa mahitaji maalum ya kazi. Maandiko haya yanatoa muhtasari wa kuangalia kwa kutosha kuhusu aina za kuu za mipango ya mfumo wa HVDC.

Mipango ya HVDC Back - to - Back

Katika mipango ya back - to - back (B2B) ya HVDC, rectifier na inverter, ambayo ni vifaa muhimu vya converter, vinakodolekwa ndani ya kituo cha moja tu. Hivi viwili vya converter vinavyoongeza vinavyolinda vinyume vya kila moja. Nia kuu ya mipango hii ni kuingiza miundo miwili tofauti ya umeme wa AC. Inafanya hii kwanza kuchanua umeme wa AC unaotoka kwenye DC kupitia rectifier, basi mara moja tu kubadilisha DC yuletena kwenye AC kupitia inverter.

Mipango ya HVDC Back - to - Back (Inaendelea)

Mipango ya back - to - back HVDC yanaingizwa ndani ya chumba moja tu na husaidia kulingana miundo miwili tofauti ya umeme wa AC. Kutokana na ulinganisho wa vinyume vya rectifier na inverter, hakuna haja ya mtihani wa DC. Ili kukata idadi ya thyristors vilivyolindwa kwa mfululizo, umeme wa DC wa kati unatengeneza kwa kiwango chache. Ingawa, uwezo wa current wa mipango hii unaweza kufika amperes elfu kadhaa.

Aina hii ya mfumo wa HVDC ni ya faida sana kulingana miundo miwili tofauti ya umeme wa AC katika hatua hizi:

• Wakati miundo miwili ya AC au mitandao ya umeme yanafanya kazi kwa mzunguko tofauti.

• Wakati miundo miwili yana mzunguko sawa lakini yanapatikana tofauti ya fasi.

Mfumo wa HVDC wa Kituo Mbili

Katika mipango ya kituo mbili ya HVDC, kuna vituo viwili vya ukosefu, kila moja kinachofanya kazi kama kituo cha converter. Kituo moja kina rectifier, na kingine kina inverter. Vituo hivi viwili vinavyolinda vinyume vya mtihani wa HVDC, kunawezesha utumiaji wa umeme kwa muda mrefu kwa urahisi. Mipango haya yameundwa ili kushinda matukio ya utumiaji wa AC wa zamani wa kutumia nguvu kwa muda mrefu, kutumia faida za DC ili kupunguza upotevu wa nguvu na kuboresha urahisi wa kutumia kwa muda mrefu kwa eneo la ukoo.

Mfumo wa HVDC wa kituo mbili unaweza kujumuisha majaribio ya kipekee kati ya namba mbili bila miundombinu yoyote ya kipekee au taps ya kati ya mtihani. Sifa hii hutoa jina linalowekwa kwa kutumia "point - to - point power transmission". Ni vizuri kwa matumizi ya kutumia nguvu kati ya namba mbili zinazokuwa zifuata zana kwa ukoo.

Moja ya faida muhimu za mfumo wa HVDC wa kituo mbili ni usisimueko wake wa circuit breaker wa HVDC. Wakati wa huduma au kusafisha matukio, circuit breakers wa AC wanaoweza kutumika kusafisha mtihani wa DC. Kumpate circuit breakers wa DC, circuit breakers wa AC wana undemi rahisi zaidi na wanajulikana na gharama chache, kufanya mfumo wa HVDC wa kituo mbili kuwa rahisi zaidi na rahisi zaidi kutumika.

Mfumo wa DC wa Vituo Vingi (MTDC)

Mfumo wa DC wa Vituo Vingi (MTDC) unatafsiriwa kama mipango zaidi ya ngumu ya HVDC. Huenda kutumia mitihani mingi kwa kuzingatia zaidi ya kituo kidogo. Mipango haya yanastahimili vituo vingi, kila moja kimechaguliwa kwa converter yake, vyote vilivyolinda vinyume vya mtihani wa HVDC. Katika mtandao huu, baadhi ya converters hufanya kazi kama rectifiers, kubadilisha umeme wa AC kwa DC, na wengine kama inverters, kubadilisha DC tena kwa AC kwa ajili ya kugawanya kwa loads. Kanuni muhimu ya mfumo wa MTDC ni kwamba umeme wa kabisa unatumika na rectifier stations lazima awe sawa na umeme wa kabisa unayopokea na inverter (load) stations, kuboresha na kubalansisha mzunguko wa umeme kwenye mtandao uliyohusiana.

Mfumo wa DC wa Vituo Vingi (MTDC) (Inaendelea)

Mtandao wa MTDC unaweza kujumuisha uwezo wa AC grid katika uhuru, lakini anaweza kutumia faida kamili: uwezo wa kudhibiti mzunguko wa umeme kwenye mtandao wa DC. Lakini, uwezo huu unaweza kutumia gharama zaidi, kufanya mfumo wa MTDC kuwa ngumu zaidi kuliko mfumo wa HVDC wa kituo mbili.

Katika setup ya MTDC, kutumia circuit breakers wa AC kwenye AC side haiwezi. Kama kwenye mfumo wa kituo mbili, kutumia circuit breaker wa AC itakuwa kunyonyesha mtandao wa DC zote badala ya kusafisha tu mtihani wa tatizo au huduma. Kupata suluhisho, mfumo wa MTDC unahitaji switchgear components zaidi, kama vile circuit breakers. Circuit breakers hawa wa DC wametengenezwa kwa salama kusafisha circuits au kusafisha sehemu fulani wakati wa huduma au kusafisha matukio, kuboresha ustawi na uhakika wa mtandao.

Kuboresha ubalanshi wa mfumo ni muhimu katika mfumo wa MTDC. Umeme wa kabisa unatumika na rectifier stations lazima awe sawa na umeme wa kabisa unayopokea na inverter stations. Waktu una pato la umeme la asilimia kwa inverter station, umeme wa DC lazima uwekezeke kwa undani sawa kwa kutosha kutekeleza load. Katika prosesi hii, ni muhimu kukabiliana na kudhibiti voltage unayotumika na kazi ya inverters ili kuzuia overloading, ambayo inaweza kusababisha matukio ya mfumo.

Moja ya nguvu muhimu za mfumo wa MTDC ni uhakika wakati wa forced outages. Waktu una pato la umeme la asilimia kwa moja ya kituo cha generation, mfumo unaweza haraka kurekebisha umeme kupitia kituo cha converter tofauti, kusafisha magonjwa kwa umeme wa kabisa.

Matumizi ya MTDC

• Integration ya Energy ya Mapema: Husaidia kuingiza farms zenye energy ya mapema zenye DC kwenye mitandao mengi, kunawezesha kugawanya energy safi kwa urahisi.

• Umeme wa Upepo wa Pembeni: Husaidia kuingiza farms zenye umeme wa upepo pembeni kwenye grid ya nyuma, kusababisha changamoto za kutumia nguvu nyingi kwa muda mrefu kutoka sehemu pembeni.

• Mzunguko wa Umeme wa Kabisa: Hunawezesha mzunguko wa umeme wa kabisa kutoka kituo cha AC chenye generating kwa kituo cha load, kuboresha mzunguko wa umeme kwa eneo la ukoo.

• Ulinganisho wa Grid: Husaidia kulingana grids tofauti za umeme wa AC, kuboresha ustawi na uwezo wa kulingana kwa umeme.

• Kutumia Tena Power: Husaidia kutumia tena umeme wakati una pato la umeme la asilimia kwa kituo cha generating, kuboresha umeme wa kabisa kwa wateja.

• Msaidizi wa Mtandao wa AC: Unaweza kutumia rectifier moja na inverters mingi kugawanya umeme kwenye grid ya AC, kuboresha ukuu na kuboresha ufanisi wa grid.

• Uwekezaji wa Umeme wa Uhuru: Husaidia kugawanya umeme kwenye points nyingi kwenye mtandao, kuboresha ufanisi wa mzunguko na kugawanya umeme kwa ustawi.

Mfumo wa MTDC unaweza kutengenezwa kwa aina mbili:

Mfumo wa MTDC wa Series

Katika mipango ya series ya MTDC, vituo vingi vya converter vilivyolinda vinyume vya mtihani vya HVDC viliunganishwa kwa mfululizo. Sifa muhimu ya mipango haya ni kwamba current unayofika kwenye kituo cha converter kilichochaguliwa ni sawa, lakini drop ya voltage unayofika kwenye vituo vingine vya converter.

Mfumo wa MTDC wa Series (Inaendelea)

Mfumo wa series wa MTDC unaweza kutambuliwa kama extension ya mfumo wa HVDC wa kituo mbili, kwa kutumia vituo vingi vya converter vilivyolinda vinyume vya mtihani. Mara nyingi, vituo vya converter katika setup ya series wa MTDC yanaweza kubwa zaidi kuliko vituo vya converter vinavyotumika kwenye mfumo wa parallel wa MTDC.

Mfumo huu unatumia monopolar DC links, ambapo mtihani wa DC unategemea kwa moja tu. Ili kusaidia kwa matukio ya electrical surges, capacitor ya grounding unaweza kutengenezwa kwenye points nyingine kwa ajili ya usalama zaidi.

Insulation coordination katika mfumo wa series wa MTDC unaweza kutumia changamoto kwa sababu ya DC voltages tofauti kwenye kituo kila moja. Mshindo wa mzunguko wa umeme katika mfumo wa series wa MTDC unaweza kutumia uwezo wa kuongeza voltage kwenye kituo kila moja, kwa kumpate mfumo wa parallel wa MTDC, mshindo wa mzunguko wa umeme unaweza kutumia uwezo wa kuongeza current kwenye mitandao mingi.

Reversal ya mzunguko wa umeme katika mfumo wa series wa MTDC unaweza kutumia converters wa Voltage Source (VSC) na Current Source (CSC). Lakini, wakati una pato la umeme la asilimia kwenye kituo fulani, mtandao wa DC zote itakuwa na blackout. Kama kwenye mfumo wa HVDC wa kituo mbili, circuit breakers wa AC wanaoweza kutumika kusafisha mtandao wa DC. Kukidhi mfumo wa series wa MTDC unaweza kutumia changamoto, kwa kutumia kuanza vituo vingine vya converter vinaweza kutumia kusafisha mtandao, kwa sababu ya DC network yenye ring-shape inaweza kutumika kusafisha mtandao.

Mfumo wa MTDC wa Parallel

Katika mfumo wa parallel wa MTDC, vituo vingi vya converter vilivyofanya kazi kama inverters au load stations vilivyolinda vinyume vya converter moja tu. Converter hii inatumia umeme kwa mtandao wa DC zote. Kama kwenye circuit parallel, voltage unayofika kwenye inverter au load stations ni sawa, na thamani yake inachaguliwa kwa converter moja tu. Ingawa, supply ya current inabadilika kulingana na mahitaji ya umeme kwenye kituo kila moja. Ili kuboresha supply ya current, current inaweza kuongezeka kulingana na mahitaji ya umeme kwenye kituo kila moja. Mara nyingi, vituo vya converter katika mfumo wa parallel wa MTDC yanaweza kuwa na uwezo mkubwa zaidi kuliko vituo vya converter katika mfumo wa series wa MTDC.

Mfumo wa MTDC wa Parallel (Inaendelea)

Reversal ya mzunguko wa umeme katika mfumo wa parallel wa MTDC unaweza kutumia methali tofauti, kama vile reversal ya voltage au current. Wakati una pato la umeme la asilimia kwenye kituo fulani, mtandao wa DC zote itakuwa na blackout. Kama kwenye mfumo wa HVDC wa kituo mbili, circuit breakers wa AC wanaoweza kutumika kusafisha mtandao wa DC. Kukidhi mfumo wa parallel wa MTDC unaweza kutumia changamoto, kwa kutumia kuanza vituo vingine vya converter vinaweza kutumika kusafisha mtandao, kwa sababu ya DC network yenye ring-shape inaweza kutumika kusafisha mtandao.

Katika mfumo wa VSC-based MTDC, kwa sababu voltage unayofika ni sawa, rating ya umeme ya kituo cha terminal inachaguliwa kwa ratings ya current ya valve converter. Mipango haya yanaweza kutumia uwezo wa kudhibiti mzunguko wa umeme kwenye mtandao wa DC. Inaweza kudhibiti mzunguko wa umeme kwa kuongeza current kwenye mitandao mingi, ambayo ni rahisi zaidi kuliko mshindo wa mzunguko wa umeme katika mfumo wa series wa MTDC.

Moja ya nguvu muhimu za mfumo wa parallel wa MTDC ni uwiano wake wa matukio. Waktu una pato la umeme la asilimia kwenye kituo fulani, mtandao wa DC zote itakuwa sahihi. Lakini, kusafisha mitandao DC fulani yanaweza kutumia circuit breaker wa DC. Kwa wakati wa kukidhi mtandao wa DC, hakuna haja ya kutumia umeme. Kwa sababu ya kuanza vituo vingine vya converter vinaweza kutumika kusafisha mtandao, kwa sababu ya DC network yenye ring-shape inaweza kutumika kusafisha mtandao.

Nguvu nyingine ya mfumo wa parallel wa MTDC ni insulation coordination yake imekuwa rahisi zaidi kuliko mfumo wa series. Kwa sababu voltage unayofika ni sawa, mahitaji ya insulation yanaweza kutumika kwa rahisi zaidi.

Mfumo wa parallel wa MTDC unaweza kutengenezwa kwa aina mbili:

Mfumo wa MTDC wa Radial

Mfumo wa radial wa MTDC ni aina fulani ya mfumo wa parallel wa MTDC. Katika mipango haya, ikiwa kuna toka kwenye mtihani au kutovuta link moja, itakuwa na kutumia umeme kwa vituo vingine vya converter. Sifa hii inafanya mfumo wa radial wa MTDC kuwa na hatari ya single-point-of-failure, kwa sababu ya kutumia umeme kwa sehemu fulani ya mtandao.

Takriban katika mfumo huu, vituo vya inverter tano vilivyolinda vinyume vya converter moja tu. Katika setup hii, ikiwa kuna toka kwenye mtihani fulani, itakuwa na kutumia umeme kwa vituo vingine vya terminal. Hatari hii inafanya mfumo wa radial wa MTDC kuwa na ustawi mdogo kuliko mfumo wa Mesh au Ring type wa MTDC.

Mfumo wa MTDC wa Mesh (Ring)

Katika mfumo wa Mesh au Ring wa MTDC, vituo vya inverter (load) vilivyolinda vinyume vya converter moja tu vilivyolinda vinyume vya mesh au ring-like formation. Moja ya nguvu muhimu za mipango haya ni kwamba ikiwa kuna toka kwenye mtihani fulani au kutovuta link moja, hakuna kutumia umeme kwa vituo vingine vya inverter. Takriban katika mfumo huu, inafafanulia kwa undani sawa kwa mfumo wa Mesh au Ring wa MTDC. Ustawi huu wa kutumia umeme kwa matukio ya line unafanya mfumo wa Mesh au Ring wa MTDC kuwa na ustawi zaidi kwa kutumia umeme kwa matumizi fulani, kwa sababu anaweza kusaidia kutumia umeme kwa ustawi na kuboresha umeme kwa vituo vingine vya load.

Kama inavyoonyeshwa, katika mfumo wa Mesh au Ring-type wa MTDC, kutovuta link moja tu haikuwa na kutumia umeme kwa vituo vingine vya converter. Badala yake, umeme unaweza kutumika kwa links tofauti katika mtandao. Ubadilishaji huu unaweza kutumika kwa kusambaza kwa undani sawa kwa links tofauti katika mtandao. Ingawa, ni muhimu kuelewa kwamba links tofauti hizo zinaelekea kusambaza kwa undani sawa kwa mzunguko wa umeme kwa ustawi.

Ustawi wa kutumia umeme kwenye mfumo wa Mesh-type wa MTDC unaweza kutumika kwa ustawi na ustawi. Hii inaweza kutumika kwa ustawi na ustawi, hata wakati una pato la umeme la asilimia. Kwa hiyo, mfumo wa Mesh-type wa MTDC unaweza kutumika kwa ustawi zaidi kuliko mfumo wa radial-type. Ustawi wa radial system unaweza kutumika kwa ustawi wa kutumia umeme kwa ustawi wa links tofauti, kwa sababu ya ustawi wa mesh system unaweza kutumika kwa ustawi wa kutumia umeme kwa ustawi wa links tofauti, kufanya mfumo wa Mesh au Ring-type wa MTDC kuwa na ustawi zaidi kwa matumizi fulani.