Mga kalamangan ng mataas na boltahe na direktang kasalukuyang mga linya ng paghahatid kumpara sa mga alternating kasalukuyang linya

Ang pagkakaroon ng tradisyonal na mataas na boltahe na mga linya ng paghahatid, ngayon sila ay nagpapatakbo ng walang paltos gamit ang alternating current. Ngunit naisip mo na ba ang tungkol sa mga pakinabang na maibibigay ng isang mataas na boltahe na linya ng paghahatid ng DC kumpara sa isang linya ng AC? Oo, pinag-uusapan natin ang mga linya ng paghahatid ng High Voltage Direct Current (HVDC Power Transmission).

Siyempre, para sa pagbuo ng isang mataas na boltahe na direktang kasalukuyang linya, sa unang lugar, mga nagko-convert, na gagawa ng direktang kasalukuyang mula sa alternating current at alternating current mula sa direktang kasalukuyang. Ang mga naturang inverters at converter ay mahal, pati na rin ang mga ekstrang bahagi para sa kanila, ay may mga limitasyon sa labis na karga, bilang karagdagan, para sa bawat linya ang aparato ay dapat na natatangi nang walang pagmamalabis. Sa mga maikling distansya, ang pagkawala ng kuryente sa mga converter ay ginagawang karaniwang hindi matipid ang naturang transmission line.

Ngunit sa aling mga application ay mas mainam na gamitin ito D.C.? Bakit kung minsan ang mataas na boltahe ng AC ay hindi sapat? Sa wakas, ang mataas na boltahe na direktang kasalukuyang mga linya ng paghahatid ay ginagamit na? Susubukan naming makakuha ng mga sagot sa mga tanong na ito.

Hindi mo kailangang lumayo para sa mga halimbawa. Ang isang electric cable na inilatag sa ilalim ng Baltic Sea sa pagitan ng dalawang kalapit na bansa, Germany at Sweden, ay 250 metro ang haba, at kung ang agos ay papalitan, kung gayon ang capacitive resistance ay magdudulot ng malaking pagkalugi. O kapag nagsu-supply ng kuryente sa mga malalayong lugar kapag hindi posibleng mag-install ng intermediate equipment. Dito rin, ang mataas na boltahe na direktang kasalukuyang magdudulot ng mas kaunting pagkawala.

Paano kung kailangan mong dagdagan ang kapasidad ng isang umiiral nang linya nang hindi naglalagay ng karagdagang linya? At sa kaso ng pagpapagana ng mga sistema ng pamamahagi ng AC na hindi naka-synchronize sa isa't isa?

Samantala, para sa partikular na kapangyarihan na ipinadala para sa direktang kasalukuyang, sa mataas na boltahe, ang isang mas maliit na cross-section ng wire ay kinakailangan, at ang mga tore ay maaaring mas mababa. Halimbawa, ang Canadian Bipole Nelson River Transmission Line ay nagkokonekta sa distribution grid at sa remote power station.

Maaaring patatagin ang mga power grid ng AC nang hindi tumataas ang panganib ng mga short circuit. Ang mga discharge ng Corona, na nagdudulot ng mga pagkalugi sa mga linya ng AC dahil sa napakataas na boltahe na peak, ay mas mababa sa DC, na kaayon ay hindi gaanong nakakapinsalang ozone na inilalabas. Muli, ang pagbabawas ng gastos sa paggawa ng mga linya ng kuryente, halimbawa tatlong wire ang kailangan para sa tatlong yugto at dalawa lamang para sa HVDC. Muli, ang pinakamataas na benepisyo ng mga submarine cable ay hindi lamang mas kaunting materyal, kundi pati na rin ang mas kaunting pagkalugi sa capacitive.

Mula noong 1997Ang AAB ay nag-i-install ng HVDC Light lines na may kapangyarihan hanggang 1.2 GW sa mga boltahe na hanggang 500 kV. Kaya isang 500 MW nominal power link ay binuo sa pagitan ng grids ng Great Britain at Ireland.

Pinapabuti ng koneksyon na ito ang seguridad at pagiging maaasahan ng supply ng kuryente sa pagitan ng mga network. Tumatakbo mula kanluran hanggang silangan, ang isa sa mga cable sa network ay 262 kilometro ang haba, na may 71% ng cable sa seabed.

Muli, tandaan na kung ang kasalukuyang AC ay ginamit upang muling magkarga ng kapasidad ng cable, magkakaroon ng hindi kinakailangang pagkalugi ng kuryente, at dahil ang kasalukuyang ay patuloy na inilalapat, ang mga pagkalugi ay bale-wala. Bilang karagdagan, ang mga pagkalugi ng AC dielectric ay hindi rin dapat pabayaan.

Sa pangkalahatan, na may direktang kasalukuyang, mas maraming kapangyarihan ang maaaring maipadala sa pamamagitan ng parehong kawad, dahil ang boltahe ay tumataas sa parehong kapangyarihan, ngunit sa alternating kasalukuyang, ay mas mataas, bilang karagdagan, ang pagkakabukod ay dapat na mas makapal, ang cross section ay mas malaki, ang ang distansya sa pagitan ng mga konduktor ay mas malaki, atbp. Isinasaalang-alang ang lahat ng mga salik na ito, ang koridor ng direktang kasalukuyang linya ng paghahatid ay nagbibigay ng mas siksik na paghahatid ng elektrikal na enerhiya.

Ang mga permanenteng linya ng mataas na boltahe ay hindi nilikha sa paligid nila mababang frequency alternating magnetic fieldgaya ng tipikal ng mga linya ng paghahatid ng AC. Ang ilang mga siyentipiko ay nagsasalita tungkol sa pinsala ng variable na magnetic field na ito sa kalusugan ng tao, sa mga halaman, sa mga hayop. Ang direktang kasalukuyang, sa turn, ay lumilikha lamang ng isang pare-pareho (hindi variable) electric field gradient sa espasyo sa pagitan ng konduktor at lupa, at ito ay ligtas para sa kalusugan ng mga tao, hayop at halaman.

Ang katatagan ng mga sistema ng AC ay pinadali ng direktang kasalukuyang.Dahil sa mataas na boltahe at direktang kasalukuyang, posibleng maglipat ng kapangyarihan sa pagitan ng mga AC system na hindi naka-synchronize sa isa't isa. Pinipigilan nito ang pagkalat ng cascading damage. Sa kaso ng mga hindi kritikal na pagkabigo, ang enerhiya ay inililipat lamang sa o palabas ng system.

Ito ay higit na nagpapalakas sa paggamit ng mataas na boltahe na DC grids, na nagbubunga ng mga bagong pundasyon.

Siemens converter station para sa high voltage direct current (HVDC) transmission line sa pagitan ng France at Spain

Schematic ng isang modernong linya ng HVDC

Ang daloy ng enerhiya ay kinokontrol ng isang control system o istasyon ng conversion. Ang daloy ay hindi nauugnay sa mode ng pagpapatakbo ng mga system na konektado sa linya.

Ang mga interconnection sa mga linya ng DC ay may di-makatwirang maliit na kapasidad ng paghahatid kumpara sa mga linya ng AC, at ang problema ng mahina na mga link ay inalis. Ang mga linya mismo ay maaaring idisenyo na isinasaalang-alang ang pag-optimize ng mga daloy ng enerhiya.

Bilang karagdagan, ang mga paghihirap sa pag-synchronize ng ilang iba't ibang mga sistema ng kontrol para sa pagpapatakbo ng mga indibidwal na sistema ng enerhiya ay nawawala. Kasama ang mga mabilis na controller ng emergency Direktang kasalukuyang mga kable ng kuryente pagtaas ng pagiging maaasahan at katatagan ng pangkalahatang network. Ang kontrol ng daloy ng kuryente ay maaaring mabawasan ang mga oscillation sa mga parallel na linya.

Ang mga kalamangan na ito ay magpapadali sa mas mabilis na paggamit ng mataas na boltahe na direktang kasalukuyang pakikipag-ugnayan upang hatiin ang malalaking sistema ng kuryente sa ilang bahagi na naka-synchronize sa isa't isa.

Halimbawa, ilang mga sistemang panrehiyon ang naitayo sa India na magkakaugnay sa pamamagitan ng mataas na boltahe na direktang kasalukuyang mga linya.Mayroon ding isang hanay ng mga converter na kinokontrol ng isang espesyal na sentro.

Ganun din sa China. Noong 2010, itinayo ng ABB sa China ang kauna-unahang 800 kV ultra-high voltage direct current sa China sa China. Ang 1100 kV Zhongdong — Wannan UHV DC line na may haba na 3400 km at may kapasidad na 12 GW ay natapos noong 2018.

Noong 2020, hindi bababa sa labintatlong lugar ng konstruksyon ang natapos. Mga linya ng EHV DC sa China. Ang mga linya ng HVDC ay nagpapadala ng malaking halaga ng kapangyarihan sa mga malalayong distansya, na may maraming mga supplier ng kuryente na konektado sa bawat linya.

Bilang isang patakaran, ang mga developer ng mataas na boltahe na direktang kasalukuyang mga linya ng paghahatid ay hindi nagbibigay sa pangkalahatang publiko ng impormasyon tungkol sa halaga ng kanilang mga proyekto, dahil ito ay isang lihim ng kalakalan. Gayunpaman, ang mga detalye ng mga proyekto ay gumagawa ng kanilang sariling mga pagsasaayos, at ang presyo ay nag-iiba depende sa: kapangyarihan, haba ng cable, paraan ng pag-install, gastos sa lupa, atbp.

Sa pamamagitan ng matipid na paghahambing sa lahat ng aspeto, ang isang desisyon ay ginawa tungkol sa pagiging posible ng pagbuo ng isang linya ng HVDC. Halimbawa, ang pagtatayo ng isang four-line transmission line sa pagitan ng France at England, na may kapasidad na 8 GW, kasama ang onshore na trabaho, ay nangangailangan ng humigit-kumulang isang bilyong libra.

Listahan ng mga makabuluhang proyekto ng High Voltage Direct Current (HVDC) mula sa nakaraan

Noong 1880s nagkaroon ng tinatawag na war of currents sa pagitan ng mga tagapagtaguyod ng DC tulad ni Thomas Edison at ng mga tagapagtaguyod ng AC tulad nina Nikola Tesla at George Westinghouse. Ang DC ay tumagal ng 10 taon, ngunit ang mabilis na pag-unlad ng mga transformer ng kapangyarihan, na kinakailangan upang mapataas ang boltahe at sa gayon ay limitahan ang mga pagkalugi, na humantong sa paglaganap ng mga network ng AC. Sa pag-unlad lamang ng power electronics na naging posible ang paggamit ng high-voltage na direktang kasalukuyang.

teknolohiya ng HVDC lumitaw noong 1930s. Ito ay binuo ng ASEA sa Sweden at Germany. Ang unang linya ng HVDC ay itinayo sa Unyong Sobyet noong 1951 sa pagitan ng Moscow at Kashira. Pagkatapos, noong 1954, isa pang linya ang itinayo sa pagitan ng isla ng Gotland at mainland Sweden.

Moscow — Kashira (USSR) — haba 112 km, boltahe — 200 kV, kapangyarihan — 30 MW, taon ng konstruksyon — 1951. Ito ay itinuturing na kauna-unahang ganap na static na electronic high-voltage na direktang kasalukuyang, na inilagay sa operasyon. Ang linya ay kasalukuyang hindi umiiral.

Gotland 1 (Sweden) — haba 98 km, boltahe — 200 kV, kapangyarihan — 20 MW, taon ng konstruksyon — 1954. Ang unang komersyal na HVDC na link sa mundo. Pinalawak ng ABB noong 1970, na-decommission noong 1986.

Volgograd — Donbass (USSR) — haba 400 km, boltahe — 800 kV, kapangyarihan — 750 MW, taon ng pagtatayo — 1965. Ang unang yugto ng 800 kV DC power line Volgograd — Donbass ay kinomisyon noong 1961, na nabanggit sa press sa oras na iyon bilang isang napakahalagang yugto sa teknikal na pag-unlad ng Soviet electrical engineering. Kasalukuyang na-dismantle ang linya.

Pagsubok ng mga high-voltage rectifier para sa isang direktang kasalukuyang linya sa laboratoryo ng VEI, 1961.

Diagram ng linya ng mataas na boltahe na direktang kasalukuyang Volgograd - Donbass

Tingnan mo: Mga larawan ng mga electrical installation at electrical equipment sa USSR 1959-1962

HVDC sa pagitan ng mga isla ng New Zealand — haba 611 km, boltahe — 270 kV, kapangyarihan — 600 MW, taon ng konstruksiyon — 1965. Mula noong 1992, muling itinayo АBB... Boltahe 350 kV.

Mula noong 1977hanggang ngayon lahat ng HVDC system ay binuo gamit ang solid-state na mga bahagi, sa karamihan ng mga kaso thyristors, mula noong huling bahagi ng 1990s IGBT converter ay ginamit.

IGBT inverters sa Siemens converter station para sa high-voltage direct current (HVDC) transmission line sa pagitan ng France at Spain

Cahora Bassa (Mozambique - South Africa) — haba 1420 km, boltahe 533 kV, kapangyarihan — 1920 MW, taon ng pagtatayo 1979. Unang HVDC na may boltahe na higit sa 500 kV. Pagkumpuni ng ABB 2013-2014

Ekibastuz — Tambov (USSR) — haba 2414 km, boltahe — 750 kV, kapangyarihan — 6000 MW. Ang proyekto ay nagsimula noong 1981. Kapag ito ay inilagay sa operasyon, ito ang magiging pinakamahabang linya ng transmission sa mundo. Ang mga lugar ng konstruksyon ay inabandona noong 1990 dahil sa pagbagsak ng Unyong Sobyet at ang linya ay hindi nakumpleto.

Interconnexion France Angleterre (France — Great Britain) — haba 72 km, boltahe 270 kV, kapangyarihan — 2000 MW, taon ng konstruksiyon 1986.

Gezhouba — Shanghai (China) — 1046 km, 500 kV, kapangyarihan 1200 MW, 1989.

Rihand Delhi (India) — haba 814 km, boltahe — 500 kV, kapangyarihan — 1500 MW, taon ng konstruksyon — 1990.

Baltic cable (Germany - Sweden) — haba 252 km, boltahe — 450 kV, kapangyarihan — 600 MW, taon ng konstruksyon — 1994.

Tien Guan (China) — haba 960 km, boltahe — 500 kV, kapangyarihan — 1800 MW, taon ng konstruksyon — 2001.

Talcher Kolar (India) — haba 1450 km, boltahe — 500 kV, kapangyarihan — 2500 MW, taon ng konstruksyon — 2003.

Tatlong Bangin — Changzhou (China) — haba 890 km, boltahe — 500 kV, kapangyarihan — 3000 MW, taon ng pagtatayo — 2003. Noong 2004 at 2006.2 pang linya ang ginawa mula sa "Three Gorges" HVDC hydroelectric plant hanggang Huizhou at Shanghai sa 940 at 1060 km.

Ang pinakamalaking hydroelectric power station sa mundo, ang Three Gorges, ay konektado sa Changzhou, Guangdong at Shanghai sa pamamagitan ng mataas na boltahe na direktang kasalukuyang mga linya

Xiangjiaba-Shanghai (China) — ang linya mula Fulong hanggang Fengxia. Ang haba ay 1480 km, ang boltahe ay 800 kV, ang kapangyarihan ay 6400 MW, ang taon ng pagtatayo ay 2010.

Yunnan — Guangdong (China) — haba 1418 km, boltahe — 800 kV, kapangyarihan — 5000 MW, taon ng konstruksyon — 2010.