نقل التيار المباشر عالي الجهد

تعريف نقل الكهرباء ذات التيار المستمر عالي الجهد

نقل الكهرباء ذات التيار المستمر عالي الجهد هو طريقة نقل الكهرباء في شكل تيار مستمر عبر مسافات طويلة باستخدام كابلات تحت الماء أو خطوط جوية.

 التحويل والمكونات

يستخدم نظام نقل الكهرباء ذات التيار المستمر عالي الجهد محوّلات ومحولات عكسية لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر والعكس، مع مكونات مثل المفاعلات المoothing reactors والمرشحات التوافقية لضمان الاستقرار وتقليل التداخل.

 نظام نقل الكهرباء ذات التيار المستمر عالي الجهد

نعلم أن الطاقة الكهربائية المتناوبة يتم إنتاجها في محطة التوليد. يجب أولاً تحويلها إلى تيار مستمر. يتم هذا التحويل بمساعدة المحوّل. سيتدفق التيار المستمر عبر الخطوط الجوية. في نهاية المستخدم، يجب تحويل هذا التيار المستمر إلى تيار متناوب. لهذا الغرض، يتم وضع محول عكسي في نهاية الاستقبال.

 وبالتالي، سيكون هناك محطة محوّلة في أحد طرفي محطة نقل الكهرباء ذات التيار المستمر ومحطة محول عكسي في الطرف الآخر. ستكون قوة الجانب المرسل والجانب المستخدم دائماً متساوية (قوة الإدخال = قوة الإخراج).

 عندما يكون هناك محطتان للتحويل في كلا الطرفين وخط نقل واحد، يُسمى هذا النظام بنظام ذو طرفين. عندما يكون هناك محطتان أو أكثر للتحويل وخطوط نقل ذات تيار مستمر، يُسمى هذا النظام بنظام متعدد الأطراف.

المكونات لنظام نقل الكهرباء ذات التيار المستمر عالي الجهد ووظائفها موضحة أدناه.

المحوّلات: يتم تحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر والعكس من خلال المحوّلات. تتضمن المحولات ومجموعات الصمامات.

المفاعلات المoothing reactors: يتكون كل قطب من مفاعلات smoothing reactors وهي مكونات ذات سعة مرتبطة بالقطب. يستخدم لتجنب فشل التحويل الحاصل في المحولات العكسية، ويقلل من التوافقيات ويتجنب انقطاع التيار للأحمال.

الكواشف: هي في الواقع موصلات تستخدم لتوصيل النظام بالأرض.

مرشحات التوافقية: تستخدم لتقليل التوافقيات في الجهد والتيار للمحوّلات المستخدمة.

 خطوط التيار المستمر: يمكن أن تكون كابلات أو خطوط جوية.

مصادر الطاقة التوافقية: الطاقة التوافقية المستخدمة من قبل المحوّلات قد تكون أكثر من 50% من الطاقة النشطة المنقولة. لذلك توفر المكثفات المتوازية هذه الطاقة التوافقية.

قواطع الدائرة للتيار المتناوب: يتم إزالة العطل في المحول بواسطة قواطع الدائرة. كما تستخدم لفصل الوصلة ذات التيار المستمر.

أنواع الوصلات

• وصلة أحادية القطب

• وصلة ثنائية القطب

• وصلة أحادية القطب المتجانسة

 يتطلب الموصل الواحد ويعمل الماء أو الأرض كمسار العودة. إذا كانت مقاومة الأرض عالية، يتم استخدام مسار عودة معدني.

تستخدم محوّلات مزدوجة بنفس الجهد في كل طرف. يتم تأريض نقاط التحويل.

 يتكون من أكثر من موصلين لهما نفس القطبية عادةً القطبية السالبة. الأرض هي مسار العودة.

روابط متعددة الأطراف

يتم استخدامها لتوصيل أكثر من نقطتين وهي نادرة الاستخدام.

مقارنة بين نظامي نقل HVAC و HVDC

 مزايا الكفاءة

• يتم استخدام محوّلات ذات قدرة تحميل زائدة صغيرة.

• قواطع الدائرة والمحوّلات والمرشحات المتناوبة باهظة الثمن خاصة للنقل على مسافات قصيرة.

• لا يوجد محولات لتغيير مستوى الجهد.

• رابط الكهرباء ذات التيار المستمر عالي الجهد معقد للغاية.

• تدفق الطاقة غير قابل للتحكم.

تطبيقات عملية

• كابلات تحت الماء وأرضية

• ربط شبكات التيار المتناوب

• ربط الأنظمة غير المتزامنة