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HVDC-Übertragungssystem

Definition: Das System, das den Gleichstrom für verwendetDie Übertragung der Leistung eines solchen Systems wird als HVDC-System (High Voltage Direct Current) bezeichnet. Das HGÜ-System ist kostengünstiger und hat minimale Verluste. Es überträgt die Leistung zwischen dem nicht synchronisierten Wechselstromsystem.

Bestandteil eines HGÜ-Übertragungssystems

Das HGÜ-System besteht aus den folgenden Hauptkomponenten.

  • Converter Station
  • Umrichtereinheit
  • Konverterventile
  • Konverter-Transformatoren
  • Filter
    • Wechselstromfilter
    • Gleichstromfilter
    • Hochfrequenzfilter
  • Reaktive Energiequelle
  • Glättungsreaktor
  • HVDC System Pole

Converter Station

Die Unterstationen, in die ein Wechselstrom umgewandelt wirdGleichstrom wird Gleichrichteranschluss genannt, während die Umspannstationen, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, Wechselrichteranschluss genannt werden. Jedes Terminal kann sowohl im Gleichrichter- als auch im Wechselrichtermodus arbeiten. Daher wird jeder Anschluss als Umrichteranschluss oder Gleichrichteranschluss bezeichnet. Ein HGÜ-System mit zwei Anschlüssen hat nur zwei Anschlüsse und eine HGÜ-Leitung.

hvdc-converter-station

Umrichtereinheit

Die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und umgekehrt istin HVDC-Konverter-Stationen durch Verwendung von dreiphasigen Brückenwandlern. Diese Brückenschaltung wird auch als Graetz-Schaltung bezeichnet. Bei der HGÜ-Übertragung wird ein 12-pulsiger Brückenkonverter verwendet. Der Konverter erhält durch die Reihenschaltung von zwei oder sechs Impulsbrücken.

Graetz-Schaltung

Konverterventile

Die modernen HGÜ-Wandler verwenden 12-pulsige WandlerEinheiten. Die Gesamtzahl eines Ventils in jeder Einheit beträgt 12. Das Ventil besteht aus in Reihe geschalteten Thyristormodulen. Die Anzahl der Thyristorventile hängt von der erforderlichen Spannung am Ventil ab. Die Ventile sind in Ventilhallen installiert und werden mit Luft, Öl, Wasser oder Freon gekühlt.

12-Puls-Konverter-Einheit

Wandler-Transformator

Der Konverter wandelt den Wechselstrom umNetzwerke zu DC-Netzwerken oder umgekehrt. Sie haben zwei Sätze von Dreiphasenwicklungen. Die AC-seitige Wicklung ist mit der AC-Sammelschiene verbunden, und die ventilseitige Wicklung ist mit der Ventilbrücke verbunden. Diese Wicklungen sind sternförmig für einen Transformator und Dreieck zum anderen verbunden.

Die Wechselstrom-Seitenwicklungen der zwei, dreiphasigenTransformatoren sind in Sternen mit ihren Neutralen geerdet. Die ventilseitige Transformatorwicklung ist so ausgelegt, dass sie Wechselspannungen und Gleichspannungen von der Ventilbrücke aushält. Wirbelstromverluste nehmen aufgrund des Oberwellenstroms zu. Die Magnetisierung im Kern des Wandlertransformators hat folgende Gründe.

  • Die Wechselspannung des Wechselstromnetzes enthält Grundlagen und mehrere Oberwellen.
  • Die Gleichspannung vom ventilseitigen Anschluss hat auch einige Oberwellen.

Filter

Die AC- und DC-Oberwellen werden in HGÜ erzeugtKonverter. Die AC-Oberwellen werden in das AC-System und die DC-Oberwellen in Gleichstromleitungen injiziert. Die Oberwellen haben die folgenden Vorteile.

  1. Es verursacht die Interferenz in Telefonleitungen.
  2. Aufgrund der Oberschwingungen sind die Verlustleistungen in Maschinen und Kondensatoren im System miteinander verbunden.
  3. Die Oberwellen erzeugten eine Resonanz in einem Wechselstromkreis, was zu Überspannungen führte.
  4. Instabilität der Umrichtersteuerungen.

Die Oberwellen werden durch die Verwendung der AC-, DC- und Hochfrequenzfilter minimiert. Die Filtertypen werden nachstehend ausführlich erläutert.

  • Wechselstromfilter - Die Wechselstromfilter sind eine RLC-Schaltung, die zwischengeschaltet istPhase und Erde. Sie boten den harmonischen Frequenzen niedrige Impedanzen. Somit werden die Wechselstromoberwellenströme zur Erde geleitet. Es werden sowohl abgestimmte als auch gedämpfte Filter verwendet. Das AC-Oberwellenfilter stellte auch eine Blindleistung bereit, die für einen zufriedenstellenden Betrieb der Wandler erforderlich ist.
  • DC-Filter - Das DC-Filter ist zwischen den Polbus geschaltetund neutraler Bus. Es lenkt die DC-Oberwellen zur Erde ab und verhindert, dass sie in DC-Leitungen gelangen. Ein solches Filter benötigt keine Blindleistung, da eine Gleichstromleitung keine Gleichstromleistung erfordert.
  • Hochfrequenzfilter - Der HGÜ-Wandler kann elektrische Störungen verursachenim Trägerfrequenzband von 20 kHz bis 490 kHz. Sie erzeugen auch Funkstörgeräusche in den Frequenzen im Megahertz-Bereich. Hochfrequenzfilter werden verwendet, um Rauschen und Interferenzen bei der Kommunikation über Netzleitungsträger zu minimieren. Solche Filter befinden sich zwischen dem Wandlertransformator und dem Stations-AC-Bus.

Reaktive Energiequelle

Für den Betrieb von ist Blindleistung erforderlichdie Konverter. Die AC-Oberwellenfilter stellen teilweise Blindleistung bereit. Die zusätzliche Versorgung kann auch von Nebenphasenkondensatoren, synchronen Phasenmodifizierern und statischen Var-Systemen erhalten werden. Die Auswahl hängt von der gewünschten Steuerungsgeschwindigkeit ab.

Glättungsreaktor

Der Glättungsreaktor ist ölgekühltReaktor mit großer Induktivität. Es ist in Reihe mit dem Umrichter vor dem DC-Filter geschaltet. Sie kann sich entweder auf der Leitungsseite oder auf der neutralen Seite befinden. Glättungsreaktoren dienen den folgenden Zwecken.

  1. Sie glätten die Wellen im Gleichstrom.
  2. Sie verringern die Oberwellenspannung und den Strom in den Gleichstromleitungen.
  3. Sie begrenzen den Fehlerstrom in der DC-Leitung.
  4. Daraus resultierende Kommutierungsfehler bei Wechselrichtern sindDurch Glätten der Drosseln wird verhindert, dass die DC-Leitung in der Brücke ansteigt, wenn die Gleichspannung einer anderen in Reihe geschalteten Spannung zusammenbricht.
  5. Glättungsdrosseln reduzieren die Steilheit der Spannungs- und Stromstöße von der Gleichstromleitung. Dadurch werden die Spannungen an den Wandlerventilen und den Ventilstoßableitern reduziert.

HVDC System Pole

Der HGÜ-Systemmast ist Teil einer HGÜSystem bestehend aus allen Geräten in der HGÜ-Unterstation. Sie verbindet auch die Übertragungsleitungen, die im normalen Betriebszustand eine gemeinsame direkte Polarität gegenüber Erde aufweisen. Somit bezieht sich der Wortpol auf den Pfad von DC, der die gleiche Polarität in Bezug auf die Erde hat. Der Gesamtpol umfasst einen Unterstationspol und einen Übertragungsleitungspol.

Typen eines HGÜ-Systems

Die verschiedenen Typen eines HGÜ-Systems werden nachstehend ausführlich erläutert.

Back-to-Back-HVDC-Station

Das HGÜ-System, zwischen dem Energie übertragen wirdDie AC-Busse am selben Standort werden als Back-to-Back-System oder als HVDC-Kopplungssystem bezeichnet. In Back-to-Back-HGÜ-Stationen werden die Wandler und Gleichrichter in denselben Stationen installiert. Es hat keine DC-Übertragungsleitung.

Das Back-to-Back-System ist asynchronVerbindung zwischen den beiden benachbarten, unabhängig voneinander gesteuerten Wechselstromnetzen ohne Übertragung von Frequenzstörungen. Der DC-Zwischenkreis reduziert die Gesamtumwandlungskosten und verbessert die Zuverlässigkeit des DC-Systems. Ein solcher Systemtyp ist für den bipolaren Betrieb ausgelegt.

HGÜ-System mit zwei Anschlüssen

Das Terminal mit zwei Klemmen (KonverterStation) und eine HGÜ-Übertragungsleitung wird als Punkt-zu-Punkt-System mit zwei Terminals bezeichnet. Dieses System hat keine parallele HGÜ-Leitung und keine Zwischenanschlüsse. Der HGÜ-Leistungsschalter ist auch für ein HGÜ-System mit zwei Anschlüssen nicht erforderlich.

Multiterminal DC (MTDC) -System

Dieses System verfügt über mehr als zwei Umrichterstationenund DC-Anschlussleitungen. Einige Umrichterstationen arbeiten als Gleichrichter, andere als Wechselrichter. Die Gesamtleistung der Gleichrichterstation entspricht der von der Wechselrichterstation gelieferten Leistung. Es gibt zwei Arten von MTDC-Systemen

  • Serie MTDC-System
  • Paralleles MTDC-System

Im Serien-MTDC-System befinden sich die KonverterIn einem parallelen MTDC-System in Reihe geschaltet, werden die Konverter parallel geschaltet. Das parallele MTDC-System kann ohne die Verwendung eines HGÜ-Schutzschalters betrieben werden.

Vorteile von MTDC-Systemen

Nachfolgend sind die Vorteile von MTDC-Systemen aufgeführt

  1. Das MTDC-System ist wirtschaftlicher und flexibler.
  2. Die Frequenzschwingung in den miteinander verbundenen Wechselstromnetzen kann schnell gedämpft werden.
  3. Die stark belasteten Wechselstromnetze können durch den Einsatz von MTDC-Systemen verstärkt werden.

Anwendungen von MTDC-Systemen

Das Folgende sind die Anwendungen der HGÜ-Systeme

  1. Es überträgt den Massenstrom von mehreren dezentralen Erzeugungsquellen zu mehreren Lastzentren.
  2. Die Systeme sind durch radiale MTDC-Systeme zwischen zwei oder mehr Wechselstromsystemen miteinander verbunden.
  3. Es stärkt die städtischen AC-Netze mit schweren Lasten durch MTDC-Systeme

Der HGÜS-Leistungsschalter wird in einem zweipoligen Zwischenkreis und einem Multiterminal-Zwischenkreis zum Übertragen von Masse auf Metallstrom verwendet.

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