Kio estas la Avantaĝoj de EHS Kontraŭ EHA en Elektroenergian Transdonon

Kio estas la Avantaĝoj de HVDC kontraŭ HVAC?

Elektroenergio vojaĝas longan distancon antaŭ ol atingas konsumantojn. Elektrocentroj, ofte malproksimaj, subtenas elektroenergion tra centoj da miloj kaj pluraj substaroj. Alta-volta transmeto reduktas liniperdojn, kun uzo de ambaŭ AC kaj DC. Kvankam AC estas konata pro utilaj stangoj kaj hejmojaj kontaktoj, HVDC ofertas unikajn avantaĝojn en potenco-transmeto.

La celo de potenco-transmeto estas minimumigi perdojn kaj kostojn. Kielkam ambaŭ frontas influantaj faktoroj, HVDC havas pli multajn avantaĝojn. Ĉi tiu artikolo esploras la avantaĝojn de HVDC kontraŭ HVAC:

Malpli Altaj Transmet-Kostoj
Transmet-kostoj dependas de terminala voltaga konvertada equipo, konduktora kvanto/grando, turodimensioj, kaj perdoj. HVAC uzas transformilojn por konverto—pli simpla kaj malpli kostema ol HVDC-a tirist-bazitaj konvertiloj, sia sola kostavantaĝo.

HVAC bezonas almenaŭ 3 konduktorojn por tri-faza transmeto. HVDC, uzante la teron kiel retpado, uzas 1 konduktoron (monopola) aŭ 2 (bipola), reduktante kostojn. Eĉ tri-fazaj konduktoroj povas porti duoble la potencon per HVDC duobla bipola ligiloj.

HVAC postulas pli grandan fazo-al-teron kaj fazo-al-fazon spacon, bezonante pli altajn, pli larĝajn turojn. HVDC turoj reduktas instalad-kostojn. HVDC ankaŭ havas signife pli malaltajn transmet-perdojn, farante ĝin pli efika.

Totalaj transmet-kostoj povas esti dividitaj en du ĉefajn kategoriojn: terminala stacio-kostoj kaj transmet-linio-kostoj. La antaŭa estas fiksita eldonko, sendependa de transmet-distanco, dum la lasta varias kun linia longeco. AC terminalaj kostoj estas relative malaltaj, dum HVDC terminalaj kostoj estas signife pli altaj. Tamen, la kostoj je 100 km por HVAC transmet-linioj estas multe pli grandaj ol tiuj por HVDC linioj. Do, la totalaj kostkurboj por HVAC kaj HVDC intersekcas je punkto konata kiel ekvilibra distanco.

La ekvilibra distanco estas la transmet-longeco post kiu la totala investa kostoj de HVAC superas tiun de HVDC. Ĉi tiu distanco varias laŭ transmet-tipo: proksimume 400–500 mejloj (600–800 km) por aerlinioj, 20–50 km por subakvaj linioj, kaj 50–100 km por subteraj linioj. Plene ĉi tiu limo, HVDC iĝas pli efika kaj ekonomie realigebla elekto por potenco-transmeto.

HVDC transmeto havas signife pli malaltajn perdojn kompare al HVAC, kun klavaj plibonigoj en la jenaj areoj:

Absenco de Reaktiva Potenco-Perdoj

HVAC transmeto suferas de reaktiva potenco-perdoj, kiuj estas direktproporcii al linia longeco, frekvenco, kaj induktivaj ŝargoj ĉe la ricevanta fino. Ĉi tiuj perdoj reduktas efektivan potenco-transdonon kaj disŝiras energion, limigante la maksimuman longon de efikaj HVAC linioj. Por atenui tion, HVAC sistemoj dependas de serio kaj shunt-kompensado por redukti VARs (volt-amper-reaktivajn) kaj prizorgi stabilecon.

Kontraste, HVDC funkciigas sen frekvenco aŭ ŝargada korento, forigante reaktiva potenco-perdojn tute. Ĉi tio forigas la bezonon por tiaj kompensaĵoj.

Malpli Altaj Corona-Perdoj

Kiam transmet-voltago superas kritikan limon (la corona iniciatvoltago), aeromolekuloj ĉirkaŭ konduktoroj ioniziĝas, kreante briletojn (corona disŝargo) kiuj disŝiras energion. Corona perdoj dependas de voltagniveloj kaj frekvenco. Ĉar DC havas nulan frekvenco, HVDC corona perdoj estas proksimume unu triono de tiuj en HVAC sistemoj.

Absenco de Skin-Efekto

AC korento montras skin-efekton, kie korento koncentriĝas proksime al la konduktora surfaco, lasante la kernon malkomplete uzitan. Ĉi tiu neegala korenta distribuo reduktas la efektivan sekcian areon de la konduktoro, pligrandigante reziston (kiel rezisto estas inverse proporcia al areo) kaj rezultante en pli altaj I²R perdoj en HVAC linioj. HVDC, kun sia konstanta rekta korento, evitas ĉi tiun efekton, certigante uniforman korentan distribuon tra la konduktoro kaj minimumigante rezistancajn perdojn.

Neniu Radiado aŭ Indukcio-Perdoj

HVAC transmet-linioj suferas de radiado kaj indukcia perdoj pro iliaj konstante ŝanĝantaj magnetaj kampoj. Radioperdoj okazas ĉar longaj AC linioj funkcias kiel antenoj, radiante energion kiu ne povas esti restarigita. Indukciaj perdoj aperas pro korentoj indukitaj en proksimaj konduktoroj de la alternanta kampo.En HVDC sistemoj, la magnetkampo estas konstanta, forigante ambaŭ radiado kaj indukcia perdoj tute.

Malpli Altaj Ŝargada Korento-Perdoj

Subteraj kaj subakvaj kaboloj havas inherentan parazitan kapaciton, kiu postulas ŝargon antaŭ ol ili povas transdoni potencon. Kapacito pligrandiĝas kun kabola longeco, kaj do ŝargada korento pligrandiĝas proporcie.

En AC sistemoj, kaboloj ŝargas kaj malŝargas multfoje sekunde, drosante plian korenton de la fonto por prizorgi ĉi tiun ciklon. Ĉi tiu ekstra korento pligrandigas I²R perdojn en la kabolo.HVDC kaboloj, tamen, nur postulas ŝargon foje dum iniciala energizado aŭ ŝaltado. Ĉi tio forigas perdojn asociitajn kun kontinua ŝargada korento.

Neniu Dielektra Varma Perdo

La alternanta elektra kampo en AC sistemoj afektas izolmaterialojn en transmet-linioj, kaŭzante ilin absorbi energion kaj konverti ĝin en varmon—fenomeno konata kiel dielektra perdo. Ĉi tio ne nur disŝiras energion sed ankaŭ mallongigas la vivdaŭron de la izolado.HVDC sistemoj generas konstantan elektran kampon, evitante dielektra perdojn kaj la asociajn izolada varmajn problemojn.

3) Pli Dikaj Konduktoroj

La skin-efekto en AC kaŭzas ke korento koncentriĝas proksime al la konduktora surfaco, postulante pli dikajn konduktorojn por pligrandigi la surfacareon kaj akomodi pli altajn korentojn.HVDC, libera de la skin-efekto, permesas ke korento distribuiĝu uniforme tra la konduktora sekcio. Ĉi tio ebligas la uzo de pli dikkaj konduktoroj dum daŭrigado de la sama korenta kapablo, reduktante materialajn kostojn kaj pezon.

4) Linia Longec-Limigoj

HVAC linioj suferas de reaktiva potenco-perdoj kiuj pligrandiĝas direkte kun linia longeco. Ĉi tio impozas kritikan limon sur HVAC transmet-distanceton: pli ol proksimume 500 km por aerlinioj, reaktiva potenco-perdoj iĝas tro alte, destabiligante la sistemon.HVDC transmeto, kontraste, ne havas tiajn longec-limigojn, farante ĝin taŭga por ultralongdistanca potenco-delivero.

5) Malpli Altaj Kabola Rangigo-Bezonoj

Kaboloj estas rangigitaj por maksimuma tolerinda voltago kaj korento. En AC sistemoj, pika voltago kaj korento estas proksimume 1.4 fojojn pli altaj ol iliaj meznombraj valoroj (kiuj korespondas al efektiva potenco liverita). Tamen, konduktoroj devas esti rangigitaj por ĉi tiuj pikaj valoroj.En DC sistemoj, pikaj kaj meznombraj valoroj estas identaj. Ĉi tio signifas ke HVDC povas transdoni la saman potencon uzante kabolojn kun pli malaltaj voltago kaj korenta rangigoj kompare al HVAC. Fakte, HVAC sistemoj efektive malsuprevaloras proksimume 30% de konduktora kapablo pro iliaj pli altaj pikaj bezonoj.

6) Pli Angosta Droit-de-Passage

"Droit-de-passage" rilatas al la terkoridoro postulata por transmet-infrastrukturo. HVDC sistemoj postulas pli angostan droit-de-passage ĉar ili uzas pli malgrandajn turojn kaj pli malmultajn konduktorojn.HVAC, kontraste, bezonas pli altajn turojn por subteni pli multajn konduktorojn kaj pli grandajn izolilojn (rangigitajn por AC pikaj voltagoj), kiuj postulas pli fortan strukturan subtenon. Ĉi tiu pli larĝa piedspuro pligrandigas materialajn, konstruajn, kaj terajn kostojn—farante HVDC supera en terminoj de droit-de-passage efikeco.

7) Superiĝa Kabola Transmeto

Subteraj kaj subakvaj kaboloj konsistas el multaj konduktoroj disigite per izolado, kreante parazitan kapaciton inter ili. Ĉi tiuj kaboloj ne povas transdoni potencon ĝis ili estas plene ŝargitaj, kaj kapacito (kaj do ŝargada korento) pligrandiĝas kun longeco.AC sistemoj ripetempe ŝargas kaj malŝargas kabolojn (50–60 fojojn sekunde), amplifante I²R perdojn kaj limigante kabolan longon. HVDC kaboloj, tamen, nur ŝargas foje (dum iniciala energizado aŭ ŝaltado), forigante tiajn perdojn kaj longec-limigojn.Ĉi tio faras HVDC la preferatan elekton por mara, subakva, kaj subtera kabola transmeto.

8) Bipola Transmeto

HVDC subtenas diversajn transmet-moduso, kun bipola transmeto estanta amplekse uzata kaj kostefika opcio. Ĝi havas du paralelajn konduktorojn kun kontraŭaj polaritatoj, iliaj voltagoj balancitaj relative al la tero.Se unu linio defektas aŭ rompiĝas, la sistemo senprobleme ŝanĝas al monopola moduso: la restanta linio daŭrigas liveri korenton, uzante la teron kiel retpado.

9) Kontrolita Potenco-Fluo

HVDC konvertiloj, bazitaj sur solida elektroniko, ebligas precizan kontrolon super potenco-fluo en AC retoj. Ilia rapida ŝaltkapablo (operacias multfoje per ciklo) plibonigas harmonian performadon, dempenas potencosciklojn, kaj optimizas la reton potenco-supran kapablecon.

10) Rapida Falto-Forigado

Faltpunktoj—neordinaraj korentoj pro elektraj faltoj—prezentas signifajn riskojn. En HVAC sistemoj, altaj faltpunktoj povas damaĝi transmet-liniojn, staciojn, generilojn, kaj ŝargojn.HVDC minimumigas tiajn riskojn: faltpunktoj estas pli malaltaj, limigante damaĝon al specifaj sekcioj, kaj ĝia rapida ŝaltoperacio certigas rapidan falto-respondon, plibonigante sisteman resilecon.

11) Asinkrona Reza Interligo

HVDC ebligas interligon de asinkronaj AC retoj kun diferencaj parametroj (ekz., frekvenco, fazo).Regionoj ofte uzas malsamajn frekvencojn (ekz., 50 Hz en Eŭropo kontraŭ 60 Hz en Usono), kaj retoj povas havi fazdiferenco, farante direktan AC interligon neebla. HVDC, operantas sen frekvenco aŭ fazkonstruoj, facile ligitas ĉi tiujn sendependajn sistemojn.

12) Ebligado de Smarta Rezoj

Smartaj rezoj integras malgrandajn generatorojn (sunlight, vento, nuklea) en unuigitan reton kun inteligenta potenco-fluo kontrolado.Ĉi tio estas realigebla per HVDC, kiu subtenas asinkronan interligon de generator-unuoj kaj provizas plenan kontrolon super potenco-distribuado, kongruante kun smarta reza postuloj.

13) Malpli Altaj Bruinterferoj

HVDC kaŭzas multe malpli bruinterferoj al proksimaj komunikaj linioj kompare al HVAC.HVAC generas audigan buzadon, radio, kaj TV interferojn, kun intensivo ligita al ĝia frekvenco. HVDC, kun nula frekvenco, produktas minimuman bruon. Aldone, HVAC bruinterferoj pligrandiĝas en malbonaj veteroj, dum HVDC bruinterferoj malpligrandiĝas, certigante pli stabilan operacion.