Yüksek Gerilimli Doğrudan Akım (HVDC) Sistem Yapılandırmaları

Yüksek Gerilimli Doğrudan Akım, genellikle HVDC olarak kısaltılır, uzun mesafe güç iletimi için oldukça etkili bir yöntemdir ve geleneksel değişen akım (AC) iletimine kıyasla güç kaybını önemli ölçüde azaltır. HVDC sistemi çeşitli yapılandırmalarda uygulanabilir, her biri belirli operasyonel gereksinimlere uygun olarak tasarlanmıştır. Bu makale, HVDC sistem yapılandırmalarının ana türlerini kısaca özetlemektedir.

Geriye Dönüşlü HVDC Sistemleri

Bir geriye dönüşlü (B2B) HVDC yapılandırmasında, dönüştürücünün ana bileşenlerinden olan dikdörtgenleyici ve inverter, aynı terminal istasyonu içinde yer alır. Bu iki dönüştürücü elemanı doğrudan birbirine geriye dönüşlü olarak bağlanır. Bu yapılandırmanın temel işlevi, iki ayrı AC güç sistemini birbirine bağlamaktır. Bunun gerçekleştirmesi için gelen AC gücü önce dikdörtgenleyici aracılığıyla DC'ye dönüştürür ve ardından inverter kullanarak DC gücü hemen AC'ye dönüştürür.

Geriye Dönüşlü HVDC Sistemleri (Devam)

Geriye dönüşlü HVDC kurulumu tek bir odada yerleştirilir ve iki asenkron AC güç sistemini birbirine bağlamak için hizmet eder. Dikdörtgenleyici ve inverterin doğrudan geriye dönüşlü bağlantısı nedeniyle, DC iletim hattına ihtiyaç duyulmaz. Seri bağlı thyristor sayısını minimize etmek için ara DC voltajı kasıtlı olarak düşük seviyede tutulur. Bu yapılandırma, akım derecesi birkaç bin amper ulaşabilir.

Bu tür HVDC sistemi, aşağıdaki senaryolarda iki asenkron AC güç sistemini birbirine bağlamak için özellikle yararlıdır:

• İki AC sistemi veya güç ağları farklı frekansta çalıştığında.

• İki sistem aynı frekansa sahip ancak faz farkı gösterdiğinde.

İki Uçlu HVDC Sistemi

İki uçlu HVDC yapılandırmasında, iki ayrı terminal istasyonu bulunur, her biri dönüştürücü istasyonu olarak işlev görür. Bir istasyonda dikdörtgenleyici, diğerinde inverter bulunur. Bu iki terminal, HVDC iletim hattıyla birbirine bağlanır, bu da elektrik gücünün uzun mesafeler boyunca etkin bir şekilde iletilmesini sağlar. Bu kurulum, uzun menzilli güç transferi için geleneksel AC iletimin sınırlamalarını aşmak üzere tasarlanmıştır, DC gücünün avantajlarından yararlanarak güç kaybını en aza indirir ve geniş coğrafi alanlar arasında iletim verimliliğini artırır.

İki uçlu HVDC sistemi, iletim hattı boyunca paralel iletim hatları veya ara bağlantı noktaları olmadan iki nokta arasındaki doğrudan bağlantıyı içerir. Bu özellik, alternatif adı olan nokta-nokta güç iletimi olarak anılmasına neden olur. Coğrafi olarak uzak iki konum arasındaki güç sağlama uygulamaları için idealdir.

İki uçlu HVDC sisteminin dikkat çekici avantajlarından biri, HVDC devre kesicisine ihtiyaç duymamasıdır. Bakım sırasında veya arızaları temizlerken, AC tarafındaki AC devre kesicileri, DC hattını devre dışı bırakmak için kullanılabilir. DC devre kesicilere kıyasla, AC devre kesicileri daha basit bir tasarım ve daha düşük maliyetlidir, bu da iki uçlu HVDC sistemini ekonomik ve bakımı daha kolay hale getirir.

Çoklu Uçlu DC (MTDC) Sistemi

Çoklu Uçlu DC (MTDC) sistemi, daha karmaşık bir HVDC yapılandırmasını temsil eder. İki noktanın üzerindeki bağlantıları sağlamak için birden fazla iletim hattı kullanır. Bu kurulum, her biri kendi dönüştürücüsü ile donatılmış birçok terminal istasyonunu, HVDC iletim hattı ağıyla birbirine bağlar. Bu ağ içinde, bazı dönüştürücüler AC gücünü DC'ye dönüştüren dikdörtgenleyici olarak, diğerleri ise DC gücünü tekrar AC'ye dönüştürerek yüklerine dağıtmak için inverter olarak çalışır. MTDC sisteminin temel ilkesi, dikdörtgenleyici istasyonları tarafından sağlanan toplam güç, inverter (yük) istasyonları tarafından alınan toplam güce eşit olması gerektiğidir, böylece birleşik ağ üzerinden denge ve etkin güç akışı sağlanır.

Çoklu Uçlu DC (MTDC) Sistemi (Devam)

MTDC ağı, esnekliği açısından AC ağına benzer, ancak DC dağıtılmış ağ içinde güç akışını hassas bir şekilde kontrol etme yeteneği gibi benzersiz bir avantaja sahiptir. Ancak, bu artan işlevsellik, karmaşıklığın artmasıyla birlikte gelir, bu da MTDC sistemini iki uçlu HVDC yapılandırmasına göre çok daha karmaşık hale getirir.

MTDC kurulumunda, AC tarafındaki AC devre kesicilerine bağımlı olmak mümkün değildir. İki uçlu sistemin aksine, bir AC devre kesicisi kullanmak, sadece arızalı veya bakım gerektiren hattı izole etmek yerine tüm DC ağını devre dışı bırakacaktır. Bunu çözmek için, MTDC sistemi birden fazla DC anahtar ekipmanı, devre kesiciler dahil, gerektirir. Bu özel DC devre kesicileri, bakım işlemleri sırasında veya arızaları temizlerken devreleri güvenli bir şekilde devre dışı bırakmak veya belirli bölümleri izole etmek için tasarlanmıştır, bu da ağın kararlılığını ve güvenilirliğini sağlar.

MTDC sisteminde sistem dengesinin korunması kritik öneme sahiptir. Dikdörtgenleyici istasyonları tarafından sağlanan toplam akım, inverter istasyonları tarafından tüketilen akıma tam olarak eşit olmalıdır. Herhangi bir inverter istasyonunda ani bir güç talebi olduğunda, DC güç çıktısı buna göre artırılmalıdır. Bu süreçte, sağlanan gerilimi ve inverterlerin çalışmasını yakından izlemek ve kontrol etmek, aşırı yüklenmeyi önlemek ve sistem arızalarına neden olmayı önlemede önemlidir.

MTDC sistemlerinin en önemli güçlü yönlerinden biri, zorunlu kesintiler sırasında güvenilirliğidir. Üretim istasyonlarından birinde beklenmedik bir güç arızası durumunda, sistem hızla alternatif dönüştürücü istasyonları aracılığıyla gücü yönlendirebilir, bu da genel güç sağlamanın bozulmasını en aza indirir.

MTDC'nin Uygulamaları

• Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu: Birden fazla DC tabanlı yenilenebilir enerji çiftliklerini çeşitli güç ağlarına bağlamayı sağlayarak, temiz enerjinin etkin dağıtımını sağlar.

• Bahşiş