Yuqori bo'lgan tok (HVDC) tizim konfiguratsiyalari

Yuqori bo'lgan tok, qisqacha HVDC deb ataladi, bu uzun masofadagi energiya uzatish uchun juda samarali usuldir va aniq harakatli tok (AC) uzatishga nisbatan energiya yo'qotilishini olib boradi. HVDC tizimi turli konfiguratsiyalarda amalga oshirilishi mumkin, har biri alohida ishlov berish talablarga moslashgan. Bu maqola asosiy HVDC tizim konfiguratsiyalarini qisqacha ko'rib chiqadi.

Orqa-to'g'ri HVDC tizimlari

Orqa-to'g'ri (B2B) HVDC konfiguratsiyasida, converterning asosiy komponentlari bo'lgan to'g'ridan to'g'ri va inverter, ikkalasi ham bitta terminal stantsiyada joylashtirilgan. Bu ikki converter elementi orasida to'g'ri bog'lanadi. Bu konfiguratsiya asosan ikkita alohida AC energiya tizimlarini ulash uchun mo'ljallangan. Bu maqsadni oldindan kelgan AC energiyani to'g'ridan to'g'ri bo'lgan tokka o'tkazib, keyin tezda DC tokni inverter yordamida AC ga qaytarib, amalga oshiradi.

Orqa-to'g'ri HVDC tizimlari (davom)

Orqa-to'g'ri HVDC tizim bitta xonada o'rnatiladi va ikkita asinhron AC energiya tizimlarini bog'lash uchun xizmat qiladi. To'g'ridan to'g'ri va inverter orasidagi to'g'ri bog'lanish sababli, DC uzatish liniyasiga ehtiyoj yo'q. Thyristorlar sonini minimalga solish uchun, o'rtacha DC voltaj kasr-yetarlicha past darajada saqlanadi. Bu paytda, bu konfiguratsiyadagi tok reytingi bir necha ming amperga yetishi mumkin.

Bu turdagi HVDC tizimi quyidagi holatlarda ikkita asinhron AC energiya tizimlarini bog'lash uchun maxsus foydalaniladi:

• Ikkita AC tizim yoki elektr tarmog'i turli chastotalarda ishlaydigan hollarda.

• Ikkita tizim bir xil chastotaga ega bo'lsa-da, fazadan farq olish hollarda.

Ikki-terminal HVDC tizim

Ikki-terminal HVDC konfiguratsiyasida, ikkita alohida terminal stantsiyalari mavjud, har biri converter stantsiyasi sifatida ishlaydi. Bitta stantsiyada to'g'ridan to'g'ri joylashtirilgan, boshqa stansiyada esa inverter joylashtirilgan. Bu ikkita terminal HVDC uzatish liniyasi orqali bog'langan, bu orqali elektr energiyasini uzun masofalarda samarali tarzda uzatish mumkin. Bu tuzilma, uzun masofadagi energiya uzatish uchun aniq harakatli tok (AC) uzatish chegaralarini yengilash uchun mo'ljallangan, DC tokning afzalliklaridan foydalanib, energiya yo'qotishini kamaytiradi va katta geografik hududlarda uzatish samaradorligini oshiradi.

Ikki-terminal HVDC tizim, ikkita nuqtani parallel uzatish liniyalari yoki oraliq cho'qqilar bilan bog'lib, to'g'ri bog'lashga ega. Bu xususiyat uni alternativ nomi, nuqta-nuqta energiya uzatishga ega. Bu tizim, jamiylikda, geografik ravishda uzoq masofada joylashgan ikkita joy orasidagi energiya ta'minoti uchun ideal shart emas.

Ikki-terminal HVDC tizimin noto'g'ri afzalliglari orasida, HVDC shunt cheklovi talab etilmaydi. Tekshiruv yoki xato o'chirish uchun, AC tomonidagi AC shunt cheklovlari DC liniyasini energiyasiz qilish uchun ishlatilishi mumkin. DC shunt cheklovlari nisbatan, AC shunt cheklovlari oddiyroq dizaynga va arzon narxga ega, bu ikki-terminal HVDC tizimini ekonomik va oson tiklashga ega qiladi.

Ko'p-terminal DC (MTDC) tizim

Ko'p-terminal DC (MTDC) tizimi, ko'proq murakkab HVDC konfiguratsiyasini ifodalaydi. U, undan ko'proq nuqtalarni bog'lash uchun bir nechta uzatish liniyalari ishlatadi. Bu tuzilma, har biri alohida converterga ega bo'lgan bir nechta terminal stansiya, barcha HVDC uzatish liniyasi tarmogi orqali bog'langan. Bu tarmoq ichida, ba'zi converterlar AC tokni DC ga o'tkazish uchun to'g'ridan to'g'ri ishlaydi, boshqalar esa DC tokni yuklarga taqsimlash uchun AC ga qaytarish uchun inverterlar orqali ishlaydi. MTDC tizimining asosiy prinsipi, rectifier stansiya tomonidan taqdim etilgan umumiy quvvat, inverter (yuk) stansiya tomonidan qabul qilingan umumiy quvvatga teng bo'lishi kerak, bu tarmoqda balanslangan va samarali quvvat oqimi ta'minlaydi.

Ko'p-terminal DC (MTDC) tizim (davom)

MTDC tarmogi, o'z fleksibilitati bo'yicha AC tarmog'i bilan o'xshash, lekin uning unikal afzalligi - DC tarmog'idagi quvvat oqimini aniq nazorat qilish imkoniyati. Amma, bu oshirilgan funksionallik, tarmog'ning kompleksligini oshiradi, bu MTDC tizimini ikki-terminal HVDC konfiguratsiyasidan ancha murakkab qiladi.

MTDC tuzilmasida, AC tomonidagi AC shunt cheklovlardan foydalanish mumkin emas. Ikki-terminal tizimdan farqli ravishda, AC shunt cheklovini ishlatish, faqat xato yoki tekshiruv talab qilinadigan liniyani emas, balki butun DC tarmog'ini energiyasiz qiladi. Shuning uchun, MTDC tizimi, shunt cheklov va boshqa DC switchgear komponentlari kabi bir nechta DC switchgear komponentlari talab qiladi. Bu maxsus DC shunt cheklovlari, texnik xizmat va xato o'chirish paytlarida, tarmoqni energiyasiz qilish yoki aniq bo'lgan qismni ajratish uchun xavfsiz ishlaydi, tarmoqning barqarorligini va ishonchli qilib turadi.

MTDC tizimida, tizim balansini saqlash muhim. Rectifier stansiya tomonidan taqdim etilgan umumiy tok, inverter stansiya tomonidan sarflangan tok bilan to'g'ri moslashishi kerak. Agar inverter stansiya tomonidan tezkor quvvat talab o'sishi holatida, DC quvvat chiqishini nisbatan oshirish kerak, bu oshirilgan yukni qondirish uchun. Bu jarayonda, taqdim etilgan voltaj va inverterlar ishlashi kabi narsalarni yaqinroq ravishda nazorat qilish va boshqarish zarur, bu tizimni yuklanishidan himoya qiladi, bu tizimni xatosiz qilib turadi.

MTDC tizimlarning asosiy afzalliklaridan biri ularning majburiy o'chirilish paytida ishonchli ishlashidir. Bir nechta generatsiya stansiyalardan birida kutilmagan elektr energiyasi yetkazib bermasligi bo'lsa-da, tizim tez orada qolgan konvertor stansiyalardan o'tkazish yo'llarini o'zgartirishi mumkin, bu umumiy energiya ta'minotidagi buzilishni minimallashtiradi.

MTDC ning qo'llanmalar

• Yangi energiya integratsiyasi: Ko'p DC asosidagi yangi energiya dehkonliklarini turli elektr tarmog'larga ulash imkonini beradi, bu safar toza energiya effektiv ravishda taqsimlanadi.

• Daryoqa yoki tengizga yopishgan shamol energiyasi: Daryoqa yoki tengizga yopishgan ko'p shamol fermalarini qurilish joyidagi elektr tarmog'iga ulash imkonini beradi, bu safar uzoq masofadagi katta hajmdagi energiya yetkazib berishdagi muammolarni yengilaydi.

• Katta hajmdagi energiya yetkazib berish: Bir nechta uzoq masofadagi AC generatsiya stansiyalardan bir nechta yuk markazlariga katta hajmdagi energiya yetkazish imkonini beradi, bu safar katta hududlarda energiya taqsimlashni optimallashtiradi.

• Tarmoq o'rtasidagi bog'lanish: Ikki asinkron AC elektr tizimlari o'rtasidagi bog'lanish imkonini beradi, bu safar tarmoq barqarorligini va energiya almashish imkoniyatlarini oshiradi.

• Energiya ta'minotining qayta taqsimlashi: Ajratma generatsiya stansiyalarda energiya yetkazib bermasligi bo'lganda, mijozlarga davom etib energiya ta'minoti imkonini beradi.

• AC tarmoqni qo'llab-quvvatlash: Bitta rektilaytor va bir nechta inversorlardan foydalanib, yuklangan AC tarmoqka qo'shimcha energiya taqsimlash orqali tarmoq shikastlanishini kamaytirish va umumiy tarmoq ish rejimini yaxshilash imkonini beradi.

• Moslashuvchan energiya olish: Tarmoq ichidagi bir nechta nuqtalarda energiya olish imkoniyati, turli energiya talablari va taqsimlash talablari bilan moslashish imkonini beradi.

MTDC tizimlari ikkita asosiy turga ajratilishi mumkin:

Seriya MTDC tizimi

Seriya MTDC konfiguratsiyasida bir nechta konvertor stansiyalari seriyaning bir qismi sifatida ulanadi, shuningdek elektr tizim komponentlari seriyaning bir qismi sifatida. Bu konfiguratsiyada har bir konvertor stansiyasi o'tkazilayotgan oqim bir xil bo'lib, bu oqim bir stansiya tomonidan belgilanadi. Amma voltaj pasayish har bir konvertor stansiyasi o'rtasida tarqatilib boradi, har bir stansiya seriyaning bir qismi sifatida ulangan tarmoqning umumiy voltaj pasayishining bir qismiga ega bo'ladi.

Seriya MTDC tizimi (davom)

Seriya MTDC tizimi ikki terminalli HVDC tizimin kengaytirilgan varianti hisoblanadi, unda bir nechta konvertor stansiyalari seriyaning bir qismi sifatida ulanadi, shu yerda tasvirlangan diagramma ko'rsatilgandek. Oddiy tarzda, seriya MTDC konfiguratsiyasidagi konvertor stansiyalari parallel MTDC tizimlarda ishlatiladigan konvertor stansiyalardan nisbatan pastroq kapasitetga ega bo'lib, ular parallel MTDC tizimlarda ishlatiladigan konvertor stansiyalardan nisbatan pastroq kapasitetga ega.

Bu tizim adolatli DC ulanishlarni ishlatadi, bu yerda DC chiziqli faqat bitta aniq nuqtada zemlandi. Qo'shimcha himoya maqsadida, chiziq bo'lgan boshqa nuqtalarda doimiy zemlaydi.

Seriya MTDC tizimida har bir stansiya voltajining farqi sababli izolyatsiya moslashish juda murakkab vazifani ifodalaydi. Seriya MTDC tizimida quvvet oqimini boshqarish mekanizmi parallel MTDC tizimiga nisbatan komplekslashtirilgan. Parallel MTDC tizimida, quvvet oqimini boshqarish aniq chiziqqa oqimni injekt qilish orqali amalga oshirilishi mumkin, lekin seriyada, quvvet oqimini boshqarish har bir terminal stansiyadagi voltajni o'zgartirish orqali amalga oshiriladi.

Seriya MTDC tizimida quvvet oqimini teskari o'zgartirish Voltage Source Converter (VSC) va Current Source Converter (CSC)dan foydalanib oson amalga oshirilishi mumkin. Amma agar chiziqda xato yuz bergan yoki aniq chiziq uchun rejalashtirilgan texnik xizmat kerak bo'lsa, butun DC tarmoqda qarama-qarshi energiya yetkazib bermasligi bo'lib o'tadi. Ikkita terminalli HVDC tizimiga o'xshash holda, AC tomonidagi avtomatik vositalar DC tarmoqdan energiyani o'chirish uchun ishlatiladi. Seriya MTDC tizimini kengaytirish ham murakkablikni taklif etadi. Yangi terminal stansiyalarni o'rnatish uchun tarmoqning butun qismi o'chirilishi kerak, chunki doira shaklidagi DC tarmoq o'rnatish nuqtasida bo'lib o'tkazilishi kerak, bu esa yo'lda joylashgan barcha boshqa stansiyalarga energiya yetkazib bermasligiga olib keladi.

Parallel MTDC tizimi

Parallel MTDC tizimida, bir nechta konvertor stansiyalari inverter yoki yuk stansiyasi sifatida ishlaydi va ular bitta konvertor stansiyaga ulanadi, bu stansiya barcha DC tarmoqqa energiya yetkazadi. Bu, parallel elektr tizimiga o'xshash, inverter yoki yuk stansiyalari orasidagi voltaj doimiy bo'lib, uni bitta konvertor stansiyasi belgilaydi. Aksincha, aralashish oqim hajmi har bir stansiya talabiga qarab o'zgaradi. Aralashish oqimini barcha yuk stansiyalari talabiga moslash uchun dinamik ravishda o'zgartiriladi. Umumiy holda, parallel MTDC tizimidagi terminal stansiyalari seriya MTDC tizimidagi stansiyalardan nisbatan yuqori kapasitetga ega.

Parallel MTDC tizimi (davom)

Parallel MTDC tizimida quvvet oqimini teskari o'zgartirish voltajni teskari o'zgartirish yoki oqimni teskari o'zgartirish usullari orqali amalga oshirilishi mumkin. Voltajni teskari o'zgartirish, ko'pincha Current Source Converter (CSC) asosidagi terminal stansiyalari bilan bog'liq, bu jarayon barcha konvertor stansiyalari uchun ta'sir qiladi. Natijada, bu o'zgarishni boshqarish uchun konvertorlar orasida juda murakkab boshqarish va aloqa tizimini joriy etish zarur. Aksincha, agar quvvet oqimini teskari o'zgartirish oqimni teskari o'zgartirish usuli orqali amalga oshirilsa, bu jarayon Voltage Source Converter (VSC) asosidagi terminal stansiyalari bilan bog'liq, bu jarayon juda oddiy amalga oshirilishi mumkin. Bu, VSC lar parallel MTDC tizimlarda CSC lardan afzal tanilgan asosiy sababi.

VSC asosida tushgan MTDC tizimida, shunda voltaj doimiy qoladi, demak, terminal stantsiyalarning quvvat reytinzi valv konvertorining o'qim reytinzi orqali aniqlanadi. Bu konfiguratsiya DC tarmog'ida quvvat oqimi nazoratini o'z ichiga oladigan katta afzallikni taqdim etadi. U aniq o'qimni belgilangan chiziqlarga injekt qilish orqali quvvat oqimini to'g'ri boshqarishi mumkin, bu usul har bir stantsiyada voltaj nazorati orqali amalga oshiriladigan seriyskiy tizimlarda mavjud quvvat nazorat mekanizmini o'zgartiradi.

Paralel MTDC tizimin eng yuqori xususiyatlari orasidan biri - xatolarni qarshi ko'rsatishda jiddiy ustuvonligi. Agar terminal stantsiyalardan birida xato paydo bo'lsa, DC tarmoqning qolgan qismi xato emas. Amma xatosi bor stantsiyaga bog'liq bo'lgan alohida DC zanjirlarini ajratish uchun alohida DC zanjir kesuchasi talab qilinadi. Shuningdek, DC tarmog'ni rivojlantirishda energiya ta'minotini buzish zarurat yo'q. Chunki yangi terminal stantsiyalar mevcut chiziqlar bilan paralel ravishda o'rnatilishi mumkin, bu esa davom etayotgan energiya taqsimotini buzmasdan sifatli integratsiyani ta'minlaydi.

Paralel MTDC tizimin boshqa afzalligi - seriyskiy tizimga nisbatan nisbiy oddiy izolyatsiya muvofiqligi. Tarmoqning hamma joyidagi doimiy voltaj sababli, izolyatsiya talablari osonroq tarzda boshqarilishi mumkin.

Paralel MTDC tizimini quyidagi ikkita toifaga bo'lish mumkin:

Radial MTDC tizimi

Radial MTDC tizimi - bu paralel MTDC konfiguratsiyasining maxsus turi. Bu tuzilishda, agar uzatish chizig'i buzilsa yoki bir havola olib tashlanib ketilsa, bu kamida bitta yoki undan ortiq konvertor stantsiyalariga energiya ta'minoti buziladi. Bu xususiyat radial MTDC tizimini bitta nuqtadagi xato holatlari uchun ozroq xavfli qiladi, chunki uzatish chizig'idagi istalgan buzilish aniq tarmoq qismidagi energiya ta'minotiga to'g'ri ta'sir qiladi.

Taqdim etilgan rasmda to'rtta inverter stantsiyalar bitta rectifier stantsiyaga ulangan holat tasvirlangan. Bu tuzilishda, agar chizig'lardan birida buzilish paydo bo'lsa, bu kamida bitta terminal stantsiyaga energiya ta'minoti buzilishi aniq natija beradi. Bu xavflilik radial MTDC tizimini mesh yoki ring turidagi MTDC tizimlariga nisbatan kam ishonchli qiladi.

Mesh (Ring) MTDC tizimi

Mesh yoki Ring MTDC tizimida, inverter (yuk) stantsiyalari bitta rectifier stantsiya bilan mesh yoki ring kabi tuzilishda ulanadi. Bu konfiguratsiyaning asosiy afzalliklari orasidan biri - agar bitta uzatish chizig'i buzilsa yoki bir havola olib tashlanib ketilsa, bu hech qanday inverter stantsiyalarga energiya ta'minotini buzmaydi. Keyingi rasm bunday mesh yoki ring MTDC tizimini aniq tasvir etadi. Bu xususiyat mesh yoki ring MTDC tizimini xatoliklardan samarali himoya qilish va ulangan yuk stantsiyalariga davom etayotgan energiya ta'minotini ta'minlash uchun ba'zi qo'llanmalarda ko'proq ishonchli variant qiladi.

Rasmda ko'rsatilganidek, mesh yoki ring tipidagi MTDC tizimida, bir havolaning olib tashlanishi hech qanday konvertor stantsiyasiga energiya ta'minotini buzmaydi. O'rniga, elektr energiyasi avtomatik ravishda tarmoq ichidagi alternativ havolalar orqali qayta yo'naltiriladi. Bu seamless yo'naltirish mesh yoki ring konfiguratsiyasining bog'liq holatidan iborat. Lekin, bu alternativ havolalar o'sishgan energiya uzatishini minimallashtirish uchun dastlabki taraqqiyotda aniq ishlab chiqarilishi kerak.

Mesh tipidagi MTDC tizimidagi energiya ta'minotining buzilmasligi - bu muhim afzallikdir. U bevosita va mustaqil energiya ta'minotini ta'minlaydi, xatoliklardan oldin qo'shimcha hisobga olinmasa ham. Natijada, parallel ulangan mesh tipidagi MTDC tizimi, parallel ulangan radial tipidagi tizimga nisbatan yuqori ishonchlikka ega. Radial tizimning bitta havoladagi xatoliklardan kelib chiqqan energiya ta'minotining buzilishiga nisbatan, mesh tizimining shunday holatlarda quvvat oqimini saqlash imkoniyati kuchliroq, shuning uchun mesh yoki ring tipidagi MTDC tizimini davom etayotgan energiya ta'minotining muhimligi e'tiborga olingan qo'llanmalarda tanlovi bo'lib qoladi.