Napęd wysokiego napięcia przemiennego prądu stałego

Definicja przesyłania HVDC

Przesyłanie HVDC to metoda przesyłania energii elektrycznej w formie prądu stałego na długie odległości za pomocą kabli podmorskich lub linii powietrznych.

 Konwersja i komponenty

System przesyłania HVDC używa prostowników i odwrotników do konwersji z prądu przemiennego na stały i na odwrót, z komponentami takimi jak reaktory wygładzające i filtry harmoniczne, aby zapewnić stabilność i zmniejszyć zakłócenia.

 System przesyłania HVDC

Wiemy, że energia przemienna jest generowana w stacji energetycznej. Powinna ona najpierw zostać przekonwertowana na prąd stały. Konwersja jest dokonywana za pomocą prostownika. Prąd stały będzie płynąć przez linie powietrzne. Na końcu użytkownika ten prąd stały musi zostać ponownie przekonwertowany na prąd przemienny. W tym celu na końcu odbiorczym umieszczany jest odwrotnik.

 W związku z tym, na jednym końcu podstacji HVDC znajduje się terminal prostownika, a na drugim końcu terminal odwrotnika. Moc na końcu nadawczym i końcowym użytkownika zawsze jest taka sama (Moc wejściowa = Moc wyjściowa).

 Gdy istnieją dwie stacje konwerterowe na obu końcach i pojedyncza linia przesyłająca, nazywane jest to systemem DC dwukoncowym. Gdy istnieją dwie lub więcej stacji konwerterowych i linie przesyłające DC, nazywane jest to wielokoncową podstacją DC.

Komponenty systemu przesyłania HVDC i ich funkcje są wyjaśnione poniżej.

Konwertery: Konwersja z AC na DC i DC na AC odbywa się za pomocą konwerterów. Obejmują one transformatory i mostki kluczowe.

Reaktory wygładzające: Każdy biegun zawiera reaktory wygładzające, które są cewkami połączonymi szeregowo z biegunem. Służą one do uniknięcia awarii komutacji w odwrotnikach, redukcji harmonicznych i uniknięcia przerw w prądzie dla obciążeń.

Elektrody: Są to właściwie przewodniki używane do połączenia systemu z ziemią.

Filtry harmoniczne: Są one używane do minimalizacji harmonicznych w napięciu i prądzie konwerterów.

 Linie DC: Mogą to być kable lub linie powietrzne.

Zasoby mocy biernych: Moc bierna używana przez konwertery może wynosić ponad 50% całkowitej przesyłanej mocy czynnej. Więc kondensatory szeregowe dostarczają tę moc bierną.

Wyłączniki obwodów AC: Usterkę w transformatorze usuwają wyłączniki. Są one również używane do rozłączenia połączenia DC.

Typy połączeń

• Połączenie jednobiegunowe

• Połączenie dwubiegunowe

• Połączenie homopolarne

 Wymagany jest pojedynczy przewód, a woda lub grunt działają jako droga powrotna. Jeśli opór gruntu jest wysoki, stosuje się metalową drogę powrotną.

W każdym terminale są używane podwójne konwertery o tej samej wartości napięcia. Złącza konwerterów są uziemione.

 Składa się z więcej niż dwóch przewodów o jednakowej polaryzacji, zazwyczaj ujemnej. Grunt jest drogą powrotną.

Połączenia wielokoncowe

Są one używane do połączenia więcej niż dwóch punktów i rzadko są stosowane.

Porównanie systemów przesyłania HVAC i HVDC

 Zalety efektywności

• Używane są konwertery o małej zdolności do przeciążenia.

• Wyłączniki, konwertery i filtry AC są kosztowne, zwłaszcza dla krótkich odległości przesyłania.

• Brak transformatorów do zmiany poziomu napięcia.

• Połączenie HVDC jest niezwykle skomplikowane.

• Niekontrolowany przepływ mocy.

Zastosowania praktyczne

• Kable podwodne i podziemne

• Interkomunikacja sieci AC

• Łączenie systemów asynchronicznych