Liema huma l-benefiċċji tal-HVDC fuq il-HVAC fid-distribuzzjoni tal-enerġija?

Xi jew hu l-avvanttaġġi tal-HVDC fuq il-HVAC?

Il-kurrent elektriku jivvaġġa distanzi twil qabel ma jiġi għal dik il-konsumatur. L-improdotturi ta' kurrent, li huma sovent bħalha lontani, jipprovdiw il-kurrent elektriku permezz ta' miżmum tas-silġ u stazzjonijiet sottostanti. Il-trasferiment tal-kurrent f'l-voltiġġ għoli jikseb inqas xitwa, fejn jintużaw is-sistema tal-AC u DC. Anki fit-tiftixa tal-AC huwa magħruf minn ħalijiet utilitarji u tifla tal-kazin, il-HVDC jippreżentaw avvanttaġġi uniki fl-trasferiment tal-kurrent.

Il-għan tal-trasferiment tal-kurrent huwa tkabbir inqas xitwa u ikbar effiċjenza. Mhux kienu l-AC u l-DC ifittxew fatturi influenti, il-HVDC għandu aktar avvanttaġġi. Din l-artiklu tisilġu l-avvanttaġġi tal-HVDC fuq il-HVAC:

Kost ta' Trasferiment Inferiori
Il-kost ta' trasferiment jidher mill-muturi tal-konverżjoni tal-voltiġġ, it-talb ta' kondutturi, id-daqs tal-torri, u l-xitwa. L-AC tuża muturi għall-konverżjoni – sempliċi u ekonomiċi akkumu ta' konvertitori tal-HVDC bsissa tal-thyristor, li huma l-unika avantaż ta' kost.

L-AC irrid mingħajr dubbju 3 kondutturi għat-trasferiment tri-fażi. Il-HVDC, bl-użu tal-art bħala strada tal-return, jistgħu jagħmlu użu ta' 1 konduttur (monopolari) jew 2 (bipolari), bil-kosts inkurru. Anki ftit kondutturi tri-fażi jistgħu jportaw darba żewġ il-potenza permezz tal-link double bipolar tal-HVDC.

L-AC irrid spazju akbar bejn fażi u grunnd, u bejn fażi u fażi, bl-bżonn ta' torri iktar tgħawġa u iktar wisa'. It-torri tal-HVDC jikseb inqas kosti tal-instalazzjoni. Il-HVDC ukoll għandu xitwa ta' trasferiment drastikament inqas, li jgħibhom iktar effiċjenti.

Il-kost totali ta' trasferiment jista' jiġi diviż fi żewġ kategoriji ewlenin: il-kosti tal-stazzjonijiet terminali u l-kostijiet tal-linja tal-trasferiment. Il-ewwel huwa spejja fiss, indipendenti mid-distanza tal-trasferiment, mentri l-ahhar varjaw mal-daqs tal-linja. Il-kosti terminali tal-AC huma relativament bażi, waqt li l-kosti terminali tal-HVDC huma drastikament agħar. Imma l-kost ta' 100 km għat-linja tal-AC huwa drastikament akbar milli għat-linja tal-HVDC. Għalhekk, il-kurvi tal-kost totali tal-AC u tal-HVDC jintersekkaw fid-distanza mafusa bħala break-even distance.

Id-distanza tal-break-even hija l-distanza tal-trasferiment li fil-lanġas tagħha l-investiment totali tal-AC ikun agħar milli tal-HVDC. Id-distanza din varja skond it-tip ta' trasferiment: approssimativament 400–500 migja (600–800 km) għat-linja tal-aħjar, 20–50 km għat-linja tal-ilma, u 50–100 km għat-linja tal-ħitan. Fil-lanġas ta' din id-distanza, il-HVDC jdiventa scelta iktar effiċjenti u ekonomika għat-trasferiment tal-kurrent.

It-trasferiment tal-HVDC jikseb inqas xitwa drastikament minn dak tal-AC, b'avvanttaġġi importanti fl-areas seguenti:

Assenza ta' Xitwa ta' Potenza Reattiva

It-trasferiment tal-AC jkun preżenti xitwa reattiva, li hi direttament proporzjonali llunghezza tal-linja, la frequenza, u l-carichi induttivi sul lato ricevente. Dawn ix-xitwa jikbru l-transferimento efettivo di potenza e sprecano energia, limitando la lunghezza massima delle linee AC efficienti. Per mitigare ciò, i sistemi AC si affidano a compensazioni serie e shunt per ridurre i VAR (volt-ampere reattivi) e mantenere la stabilità.

Invece, l'HVDC opera senza frequenza o corrente di carica, eliminando completamente le perdite reattive. Ciò elimina la necessità di tali misure di compensazione.

Xitwa ta' Corona Inqas

Meta l-voltiġġ tal-trasferiment supera livell kritiku (l-voltiġġ tal-inċipjensa tal-corona), l-molekoli tal-ħelu madwar il-kondutturi jiġu ionizzati, biex jikkreu spark (disċarġa tal-corona) li jsprekka l-enerġija. Ix-xitwa tal-corona tintużaw mill-voltiġġ u la frequenza. Waqt li l-DC għandu frequenza null, ix-xitwa tal-corona tal-HVDC huma drastikament inqas milli dak tal-AC.

Assenza tal-Effett tal-Pelle

Il-kurrent tal-AC jippreżenta l-effett tal-pelle, fejn il-kurrent se jikkonsentra fuq is-superficie tal-konduttur, lassand il-nofsinhar mhux utillizzat. Din id-distribuzzjoni mhux omogena tal-kurrent tikbier l-resistenza (bil-resistenza inversament proporzjonali l-area) u jresulta f'xitwa I²R akbar fil-linja tal-AC. Il-HVDC, bl-isemmità tal-kurrent dirett, jiviti dan l-effett, assicurand distribuzzjoni uniformi tal-kurrent fuq l-kross-sezzjoni tal-konduttur u mimminizza l-xitwa resistenti.

Assenza ta' Xitwa ta' Radjazzjoni u Indukzjoni

Il-linja tal-AC jkunu vittimi ta' xitwa ta' radjazzjoni u indukzjoni għall-kammi ta' campi magnetici costantement varjanti. Ix-xitwa ta' radjazzjoni jiġu xeftek jerġa' minħabba li l-linja tal-AC ta' tful jiffunġu bħala antenne, radijan energija li mhux possibli lirrieġu. Ix-xitwa ta' indukzjoni jiġu minn kurrenti indotti fil-kondutturi ħdax-xulxin mit-kammi alteranti.Fil-sistemi tal-HVDC, il-kammi magnetiku huwa konstant, li jiġbuh l-assenza totali ta' xitwa ta' radjazzjoni u indukzjoni.

Xitwa Inferiori tal-Korrent ta' Carica

Ikkabelli sottoterreni u subacquei għandhom kapacità parasitika intrinseca, li riedu jkunu karigati qabel ma jistgħu jtrasmettu potenza. Il-kapacità tizdied mal-daqs tal-kabell, u għalhekk il-korrent ta' carica jiżdied proporzionalment.

Fis-sistemi tal-AC, l-ikkebella jiġu karigati u diskarigati multipla voti sekonda, imbuttar kurrent addizzjonali mill-sors sabiex jisostenghu din il-ċiklu. Dan il-kurrent addizzjonali jiżdied l-I²R losses fil-kabell.L-ikkebella tal-HVDC, billi riedu jkunu karigati waqt il-enerġizzazzjoni inizjali jew l-interruttura, jiġbuh l-assenza ta' xitwa assoċjati mal-korrenti ta' carica kontinwa.

Assenza ta' Xitwa ta' Skidda Dielettrika

Il-kammi elettriku alteranti fis-sistemi tal-AC affettaw materiali isolanti fil-linja tal-trasferiment, li jabsorbaw l-enerġija u tkonvertuhha f'talbix – fenomen notu bħala xitwa dielettrika. Dan mhux kienu jsprekka l-enerġija imma wkoll jikteb l-ħin tal-ħolqa tal-isolamenti.Is-sistemi tal-HVDC jġeneraw kammi elettriku konstant, evitand ix-xitwa dielettrika u l-problemi assoċjati tal-ħolqa tal-isolamenti.

3) Kondutturi Aqsel

L-effett tal-pelle tal-AC jiġbuh il-kurrent se jikkonsentra fuq is-superficie tal-konduttur, neċessitand kondutturi aqsel biex jżidu l-area superficiale u jasseguraw kurrenti akbar.Il-HVDC, liberi mil-effett tal-pelle, jassenżaw il-kurrent se jiddistribuwi uniformament fuq l-area tal-kross-sezzjoni tal-konduttur. Dan jippermetti l-użu ta' kondutturi aqsel sammentu l-capacità tal-kurrent, bil-kost materiali u l-pes użati.

4) Limiti ta' Daqs tal-Linja

Il-linja tal-AC jkunu vittimi ta' xitwa reattiva li jiżdu direttament mal-daqs tal-linja. Dan jiġbuh limiti kritiku fuq id-daqs tal-AC – meta jiġi superat daqs ta' 500 km għat-linja tal-aħjar, ix-xitwa reattiva jiġu eċċessivament agħar, destabilizzand is-sistema.Il-trasferiment tal-HVDC, billi mhux għandu dawn il-limiti ta' daqs, jiġbuh huwa adattat għal trasferiment ta' ultra-long-distance.

5) Riġistrazjoni Inferiori tal-Kabell

L-ikkebella huma riġistrati għal voltaggi u kurrenti massimu tollerabili. Fis-sistemi tal-AC, il-voltaggi u kurrenti ta' pinn huwa drastikament 1.4 darba aktar mill-valuri medi (li jirriflettu l-potenza verament trasmeta). Imma l-kondutturi riedu jkunu riġistrati għal dawn il-valuri ta' pinn.Fis-sistemi tal-DC, il-valuri ta' pinn u medi huma identiċi. Dan jiġbuh l-HVDC jista' jtrasmetti l-istess potenza permezz ta' ickebella b'voltaggi u kurrenti inferiori rispetto tal-AC. Infatti, is-sistemi tal-AC effetivament jiġbuh l-30% tal-capacità tal-konduttur mhux utilizzat għal l-requisiti ta' pinn agħar.

6) Right-of-Way Ikbar Nixxel

"Right-of-way" referi għal il-koridor tal-art richiesta għal infrastruttura tal-trasferiment. Is-sistemi tal-HVDC riedu right-of-way ikbar nixxel għaliex huma jippermettu l-użu ta' torri iktar nixxel u numru inqas ta' kondutturi.L-AC, billi riedu torri iktar tgħawġa sabiex jissostenghu numru akbar ta' kondutturi u isolatori akbar (riġistrati għal voltaggi ta' pinn tal-AC), jiġbuh l-użu ta' strutturi iktar forti. Din il-fotografija ikbar jiżdied il-kost materiali, tal-konstrukzjoni, u tal-art – jgħibhom l-HVDC superjuri fl-effiċjenza tal-right-of-way.

7) Trasferiment Superiori Baze ta' Kabell

L-ikkebella sottoterreni u subacquei huma komposti minn numru akbar ta' kondutturi separati permezz ta' isolanti, li jikbru kapacità parasitika bejnihom. Dawn l-ikkebella ma jistgħux jtrasmettu potenza qabel ma jkunu karigati, u l-kapacità (u għalhekk il-korrent ta' carica) jiżdied mal-daqs.Is-sistemi tal-AC jiġbuh l-ikkebella jiġu karigati u diskarigati ripetutament (50–60 voti sekonda), amplifikand l-I²R losses u limitand il-daqs tal-kabell. L-ikkebella tal-HVDC, billi jiġu karigati waqt l-enerġizzazzjoni inizjali jew l-interruttura, jiġbuh l-assenza ta' dawn ix-xitwa u l-limiti ta' daqs.Dan jiġbuh l-HVDC huwa scelta preferita għal trasferiment ta' kabell offshore, subacqueo, u sottoterreno.

8) Trasferiment Bipolare

Il-HVDC jippermetti modi diversi ta' trasferiment, kun l-trasferiment bipolare essenzjali u kost-efficente. Jinkludu dawk paralelli ta' kondutturi b'polarità opposti, li voltaggi huma bilanċjati relativament għall-art.Jekk linja wieħed tfalleg jew tinqasam, is-sistema tswitch seamlessmen għal modalità monopolare: linja rimanenti tsegwu l-fornitura tal-kurrent, użand l-art bħala strada tal-ritornu.

9) Flux ta' Potenza Kontrollati

Ikkonvertitori tal-HVDC, basati su elettronica solid-state, jippermettu kontrollo preċiż fuq il-fluss tal-potenza fis-sistemi tal-AC. Il-loro kapabilità ta' switt rapid (operanti multipla voti f'dan il-ciklu) jgħmel jipprogettu armoniku, dampen power swings, u ottimizza l-capacità tal-fornitura tal-potenza tal-network.

10) Soddisfazzjoni Veloċi tal-Fault

Il-kurrenti tal-fault - kurrenti abnormali minn difetti elettriki - jipreżentaw riski sostanzjali. Fis-sistemi tal-AC, il-kurrenti tal-fault akbar jistgħu dammagġa l-linja tal-trasferiment, stazzjonijiet, generatori, u carichi.Il-HVDC jiġbuh riski inqas: il-kurrenti tal-fault huma inqas, limitand id-danni għal parti speċifiċi, u l-operazzjoni tal-switt veloċi tagħhom assicura respons rapida tal-fault, jgħibhom resilianza is-sistema.

11) Interconnessioni ta' Grid Asinhroni

Il-HVDC jippermettu interconnessioni ta' grid tal-AC asinhroni b'parametri differenti (pereżempju, frequenza, fase).Ir-riġioni sovent huma operanti b'frekwenzijiet differenti (pereżempju, 50 Hz f'Europa vs 60 Hz fil-U.S.), u l-grid għandhom diffrinjenzi tal-fase, rendendu l-interconnessioni diretti tal-AC impussibbli. Il-HVDC, operanti mingħajr vincoli ta' frequenza jew fase, jippermettu linka facilment ta' dawn is-sistemi indipendenti.

12) Abilità Smart Grids

Smart grids jintegraw generatori ta' piccola scala (sular, wind, nuclear) f'network unificat b'kontroll intelligenti tal-fluss tal-potenza.Din hija possibili b'il-HVDC, li jippermettu l-interconnessioni asinhroni ta' unitajiet ta' generazzjoni u jipprovdi kontrollo totali fuq distribuzzjoni tal-potenza, allineandu ru smart grid requirements.

13) Xitwa Inferiori tal-Noise

Il-HVDC jiġbuh inqas interferenza tal-ħlas għal linji tal-kommunikazzjoni ħdax-xulxin minn dak tal-AC.L-AC jġeneraw buzz audibile, radio, u interferenza TV, bil-intensità legata la frequenza. Il-HVDC, bl-frequenza null, jipproduċi inqas noise. Anki, l-AC jiġbuh l-interferenza jiżdied fl-kondizioni atmosferiċi malu, waqt illi l-HVDC jiġbuh l-interferenza tiddehra, assicurand operazzjoni iktar stabil.