انتقال جریان مستقیم با فشار بالا

تعریف انتقال HVDC

انتقال HVDC روشی برای انتقال برق به صورت جریان مستقیم (DC) در فواصل طولانی با استفاده از کابل‌های زیردریا یا خطوط هوایی است.

 تبدیل و مولفه‌ها

سیستم انتقال HVDC از تبدیل‌کننده‌ها و معکوس‌کننده‌ها برای تبدیل AC به DC و برعکس استفاده می‌کند، همچنین مولفه‌هایی مانند رآکتورهای هموارساز و فیلترهای هارمونیک برای تضمین پایداری و کاهش تداخل استفاده می‌شوند.

 سیستم انتقال HVDC

ما می‌دانیم که انرژی الکتریکی AC در ایستگاه تولید تولید می‌شود. این انرژی باید ابتدا به DC تبدیل شود. این تبدیل با استفاده از تبدیل‌کننده انجام می‌شود. انرژی DC از طریق خطوط هوایی حرکت می‌کند. در سمت گیرنده، این DC باید دوباره به AC تبدیل شود. برای این منظور، یک معکوس‌کننده در سمت گیرنده قرار داده می‌شود.

 بنابراین، یک ترمینال تبدیل‌کننده در یک سمت ایستگاه HVDC و یک ترمینال معکوس‌کننده در سمت دیگر خواهد بود. توان سمت ارسال و سمت گیرنده همیشه مساوی خواهد بود (توان ورودی = توان خروجی).

 وقتی دو ایستگاه تبدیل‌کننده در هر دو سمت و یک خط انتقال وجود دارد، این سیستم دو ترمینالی DC نامیده می‌شود. وقتی دو یا چند ایستگاه تبدیل‌کننده و خطوط انتقال DC وجود دارد، این سیستم چند ترمینالی DC نامیده می‌شود.

مولفه‌های سیستم انتقال HVDC و عملکرد آن‌ها در زیر توضیح داده شده‌اند.

تبدیل‌کننده‌ها: تبدیل AC به DC و DC به AC توسط تبدیل‌کننده‌ها انجام می‌شود. این شامل ترانسفورماتورها و پل‌های ولتاژی است.

رآکتورهای هموارساز: هر قطب شامل رآکتورهای هموارساز است که به صورت سری با قطب متصل می‌شوند. این برای جلوگیری از خطاها در معکوس‌کننده‌ها، کاهش هارمونیک‌ها و جلوگیری از قطع جریان برای بارها استفاده می‌شود.

الکترودها: این‌ها در واقع رساناها هستند که برای اتصال سیستم به زمین استفاده می‌شوند.

فیلترهای هارمونیک: این برای کاهش هارمونیک‌ها در ولتاژ و جریان تبدیل‌کننده‌ها استفاده می‌شود.

 خطوط DC: می‌تواند کابل یا خط هوایی باشد.

منابع توان واکنشی: توان واکنشی مورد استفاده تبدیل‌کننده‌ها می‌تواند بیش از ۵۰٪ از کل توان فعال منتقل شده باشد. بنابراین، خازنهای جانبی این توان واکنشی را فراهم می‌کنند.

برق‌کسرکن‌های AC: خطا در ترانسفورماتور توسط برق‌کسرکن‌ها برطرف می‌شود. این‌ها همچنین برای قطع پیوند DC استفاده می‌شوند.

نوع‌های پیوند

• پیوند یک‌قطبی

• پیوند دو‌قطبی

• پیوند هم‌قطبی

 نیاز به یک رسانا است و آب یا زمین به عنوان مسیر بازگشت عمل می‌کند. اگر مقاومت زمین بالا باشد، از بازگشت فلزی استفاده می‌شود.

در هر ترمینال از دو تبدیل‌کننده با ولتاژ یکسان استفاده می‌شود. نقاط اتصال تبدیل‌کننده‌ها به زمین متصل می‌شوند.

 این شامل بیش از دو رسانا است که قطبیت یکسان دارند، معمولاً منفی. زمین به عنوان مسیر بازگشت عمل می‌کند.

پیوندهای چند ترمینالی

این برای اتصال بیش از دو نقطه استفاده می‌شود و به ندرت استفاده می‌شود.

مقایسه سیستم‌های انتقال HVAC و HVDC

 مزایای کارایی

• از تبدیل‌کننده‌های با ظرفیت بار اضافی کوچک استفاده می‌شود.

• برق‌کسرکن‌ها، تبدیل‌کننده‌ها و فیلترهای AC گران‌قیمت هستند، به ویژه برای انتقال در فواصل کوتاه.

• بدون ترانسفورماتور برای تغییر سطح ولتاژ.

• پیوند HVDC بسیار پیچیده است.

• جریان توان غیرقابل کنترل است.

کاربردهای عملی

• کابل‌های زیردریا و زیرزمینی

• اتصالات شبکه‌های AC

• اتصال سیستم‌های غیرهمگام