Предности високонапонских далековода једносмерне струје у односу на водове наизменичне струје

Пошто су постали традиционални високонапонски далеководи, они данас раде без изузетка користећи наизменичну струју. Али да ли сте икада размишљали о предностима које високонапонски ДЦ преносни вод може дати у поређењу са линијом наизменичне струје? Да, говоримо о далеководима високонапонске једносмерне струје (ХВДЦ Повер Трансмиссион).

Наравно, за формирање високонапонске једносмерне струје, на првом месту, претварачи, који би од наизменичне струје правио једносмерну струју и од једносмерне струје. Такви претварачи и претварачи су скупи, као и резервни делови за њих, имају ограничења преоптерећења, поред тога, за сваку линију уређај мора бити јединствен без претеривања. На кратким удаљеностима, губици снаге у претварачима чине такав далековод генерално неекономичним.

Али у којим апликацијама ће бити боље да га користите Д.Ц.? Зашто високи наизменични напон понекад није довољно ефикасан? Коначно, да ли су високонапонски водови једносмерне струје већ у употреби? Покушаћемо да добијемо одговоре на ова питања.

За примерима не морате ићи далеко. Електрични кабл положен на дну Балтичког мора између две суседне земље, Немачке и Шведске, дугачак је 250 метара, а када би струја била наизменична, онда би капацитивни отпор проузроковао значајне губитке. Или приликом снабдевања електричном енергијом удаљених подручја када није могуће инсталирати међуопрему. И овде ће једносмерна струја високог напона изазвати мање губитке.

Шта ако треба да повећате капацитет постојеће линије без постављања додатне? А у случају напајања дистрибутивних система наизменичне струје који нису међусобно синхронизовани?

У међувремену, за специфичну снагу која се преноси за једносмерну струју, на високом напону, потребан је мањи попречни пресек жице, а торњеви могу бити нижи. На пример, канадски Биполе Нелсон Ривер далековод повезује дистрибутивну мрежу и удаљену електрану.

Мреже наизменичне струје могу се стабилизовати без повећања ризика од кратких спојева. Коронска пражњења, која изазивају губитке у водовима наизменичне струје услед ултрависоких пикова напона, су много мања код једносмерне струје, сходно томе се ослобађа мање штетног озона. Опет, смањење трошкова изградње далековода, на пример три жице су потребне за три фазе и само две за ХВДЦ. Још једном, максималне користи од подморских каблова нису само мањи материјални, већ и мањи капацитивни губици.

Од 1997. годинеААБ уграђује ХВДЦ Лигхт водове снаге до 1,2 ГВ на напонима до 500 кВ. Тако је изграђена веза номиналне снаге 500 МВ између мрежа Велике Британије и Ирске.

Ова веза побољшава сигурност и поузданост снабдевања електричном енергијом између мрежа. Од запада ка истоку, један од каблова у мрежи је дугачак 262 километра, са 71% кабла на морском дну.

Још једном, запамтите да ако се наизменична струја користи за пуњење капацитивности кабла, дошло би до непотребних губитака снаге, а пошто се струја примењује стално, губици су занемарљиви. Поред тога, не треба занемарити ни диелектричне губитке наизменичне струје.

Генерално, са једносмерном струјом, више снаге се може пренети кроз исту жицу, јер су врхови напона при истој снази, али са наизменичном струјом, већи, поред тога, изолација мора бити дебља, попречни пресек је већи, растојање између проводника је веће итд. Узимајући у обзир све ове факторе, коридор далековода једносмерне струје обезбеђује гушћи пренос електричне енергије.

Око њих се не стварају трајни водови високог напона наизменично магнетно поље ниске фреквенцијекао што је типично за далеководе наизменичне струје. Неки научници говоре о штетности овог променљивог магнетног поља по људско здравље, биљке, животиње. Једносмерна струја, заузврат, ствара само константан (не променљив) градијент електричног поља у простору између проводника и земље, а то је безбедно за здравље људи, животиња и биљака.

Стабилност система наизменичне струје је олакшана једносмерном струјом.Због високог напона и једносмерне струје, могуће је преносити снагу између система наизменичне струје који нису међусобно синхронизовани. Ово спречава ширење каскадне штете. У случају некритичних кварова, енергија се једноставно премешта у систем или из њега.

Ово додатно подстиче усвајање високонапонских ДЦ мрежа, стварајући нове темеље.

Сиеменс конверторска станица за високонапонску једносмерну струју (ХВДЦ) далековод између Француске и Шпаније

Шема модерне ХВДЦ линије

Проток енергије регулише контролни систем или конверторска станица. Проток није везан за начин рада система прикључених на линију.

Интерконекције на линијама једносмерне струје имају произвољно мали преносни капацитет у односу на водове наизменичне струје, а проблем слабих карика је елиминисан. Саме линије се могу пројектовати узимајући у обзир оптимизацију енергетских токова.

Поред тога, нестају потешкоће синхронизације неколико различитих система управљања за рад појединих енергетских система. Укључени брзи контролери за хитне случајеве Електричне жице једносмерне струје повећање поузданости и стабилности укупне мреже. Контрола тока снаге може смањити осцилације у паралелним линијама.

Ове предности ће олакшати брже усвајање високонапонске интеракције једносмерне струје како би се велики енергетски системи разбили на неколико делова који су међусобно синхронизовани.

На пример, у Индији је изграђено неколико регионалних система који су међусобно повезани високонапонским линијама једносмерне струје.Постоји и ланац претварача које контролише посебан центар.

Тако је и у Кини. 2010. године, АББ је у Кини изградио прву светску једносмерну струју ултрависоког напона од 800 кВ у Кини.Линија 1100 кВ Зхонгдонг — Ваннан УХВ ДЦ дужине 3400 км и капацитета 12 ГВ завршена је 2018. године.

Од 2020. године завршено је најмање тринаест градилишта ЕХВ ДЦ водови у Кини. ХВДЦ линије преносе велике количине енергије на значајне удаљености, са вишеструким снабдевачима који су повезани на сваку линију.

По правилу, програмери високонапонских једносмерних далековода не дају широј јавности информације о цени својих пројеката, јер је то пословна тајна. Међутим, специфичности пројеката чине своја прилагођавања, а цена варира у зависности од: снаге, дужине кабла, начина уградње, цене земљишта итд.

Економским упоређивањем свих аспеката, доноси се одлука о изводљивости изградње ХВДЦ линије. На пример, за изградњу четвороводног далековода између Француске и Енглеске, снаге 8 ГВ, заједно са радовима на копну, било је потребно око милијарду фунти.

Списак значајних пројеката високонапонске једносмерне струје (ХВДЦ) из прошлости

1880-их година дошло је до такозваног рата струја између заговорника ДЦ као што је Томас Едисон и заговорника АЦ као што су Никола Тесла и Џорџ Вестингхаус. Једносмерна струја је трајала 10 година, али је брз развој енергетских трансформатора, неопходних за повећање напона и тиме ограничавање губитака, довео до пролиферације мрежа наизменичне струје. Тек са развојем енергетске електронике постало је могуће коришћење једносмерне струје високог напона.

ХВДЦ технологија појавио 1930-их. Развила га је АСЕА у Шведској и Немачкој. Прва ХВДЦ линија изграђена је у Совјетском Савезу 1951. између Москве и Кашире. Затим је 1954. године изграђена још једна линија између острва Готланд и копнене Шведске.

Москва — Кашира (СССР) — дужина 112 км, напон — 200 кВ, снага — 30 МВ, година изградње — 1951. Сматра се да је прва у свету потпуно статична електронска високонапонска једносмерна струја пуштена у рад. Линија тренутно не постоји.

Готланд 1 (Шведска) — дужина 98 км, напон — 200 кВ, снага — 20 МВ, година изградње — 1954. Прва светска комерцијална ХВДЦ веза. Проширен од стране АББ-а 1970. године, повучен 1986. године.

Волгоград — Донбас (СССР) — дужина 400 км, напон — 800 кВ, снага — 750 МВ, година изградње — 1965. Прва етапа далековода једносмерне струје 800 кВ Волгоград — Донбас пуштена је у рад 1961, што је у штампи тада забележено као веома важна фаза у техничком развоју совјетске електротехнике. Линија је тренутно демонтирана.

Испитивање високонапонских исправљача за вод једносмерне струје у ВЕИ лабораторији, 1961.

Линијски дијаграм високонапонске једносмерне струје Волгоград — Донбас

погледај: Фотографије електричних инсталација и електричне опреме у СССР-у 1959-1962

ХВДЦ између острва Новог Зеланда — дужина 611 км, напон — 270 кВ, снага — 600 МВ, година изградње — 1965. Од 1992. реконструисан АББ… Напон 350 кВ.

Од 1977. годинедо сада су сви ХВДЦ системи грађени коришћењем полупроводничких компоненти, у већини случајева тиристора, од касних 1990-их се користе ИГБТ претварачи.

ИГБТ инвертори на Сиеменс конверторској станици за високонапонску једносмерну струју (ХВДЦ) далековод између Француске и Шпаније

Цахора Басса (Мозамбик - Јужна Африка) — дужина 1420 км, напон 533 кВ, снага — 1920 МВ, година изградње 1979. Први ХВДЦ напона преко 500 кВ. АББ поправка 2013-2014

Екибастуз — Тамбов (СССР) — дужина 2414 км, напон — 750 кВ, снага — 6000 МВ. Пројекат је почео 1981. Када буде пуштен у рад, биће то најдужи далековод на свету. Градилишта су напуштена око 1990. године због распада Совјетског Савеза и линија никада није завршена.

Интерцоннекион Франце Англетерре (Француска — Велика Британија) — дужина 72 км, напон 270 кВ, снага — 2000 МВ, година изградње 1986.

Гезхоуба — Шангај (Кина) — 1046 км, 500 кВ, снага 1200 МВ, 1989.

Риханд Делхи (Индија) — дужина 814 км, напон — 500 кВ, снага — 1500 МВ, година изградње — 1990.

Балтички кабл (Немачка - Шведска) — дужина 252 км, напон — 450 кВ, снага — 600 МВ, година изградње — 1994.

Тиен Гуан (Кина) — дужина 960 км, напон — 500 кВ, снага — 1800 МВ, година изградње — 2001.

Талчер Колар (Индија) — дужина 1450 км, напон — 500 кВ, снага — 2500 МВ, година изградње — 2003.

Три клисуре — Чангџоу (Кина) — дужина 890 км, напон — 500 кВ, снага — 3000 МВ, година изградње — 2003. 2004. и 2006. год.Изграђене су још 2 линије од ХВДЦ хидроелектране „Три клисуре“ до Хуиџоуа и Шангаја у дужини од 940 и 1060 км.

Највећа светска хидроелектрана Три клисуре повезана је са Чангџоуом, Гуангдонгом и Шангајем високонапонским водовима једносмерне струје

Ксиангјиаба-Шангај (Кина) — линија од Фулонга до Фенгсије. Дужина је 1480 км, напон 800 кВ, снага 6400 МВ, година изградње 2010.

Јунан — Гуангдонг (Кина) — дужина 1418 км, напон — 800 кВ, снага — 5000 МВ, година изградње — 2010.