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Sistema di trasmissione HVDC

Definizione: Il sistema che utilizza la corrente continua perla trasmissione della potenza tale tipo di sistema si chiama HVDC (High Voltage Direct Current). Il sistema HVDC è meno costoso e ha perdite minime. Trasmette la potenza tra il sistema CA non sincronizzato.

Componente di un sistema di trasmissione HVDC

Il sistema HVDC ha i seguenti componenti principali.

  • Stazione di conversione
  • Convertitore
  • Convertitore di valvole
  • Converter Transformers
  • filtri
    • Filtro CA.
    • Filtro DC
    • Filtro ad alta frequenza
  • Fonte di energia reattiva
  • Reattore levigante
  • HVDC System Pole

Stazione di conversione

Le sottostazioni terminali che convertono un AC inLa corrente continua viene chiamata terminale raddrizzatore mentre le sottostazioni terminali che convertono la corrente continua in corrente alternata sono chiamate terminali inverter. Ogni terminale è progettato per funzionare sia in modalità raddrizzatore che in modalità inverter. Pertanto, ciascun terminale è chiamato terminale convertitore o terminale raddrizzatore. Un sistema HVDC a due terminali ha solo due terminali e una linea HVDC.

HVDC-converter-station

Convertitore

La conversione da CA a CC e viceversa èfatto nelle stazioni di conversione HVDC utilizzando convertitori di ponti trifase. Questo circuito a ponte è anche chiamato circuito di Graetz. Nella trasmissione HVDC viene utilizzato un convertitore a ponte a 12 impulsi. Il convertitore ottiene collegando in serie un ponte a due o 6 impulsi.

graetz circuito

Convertitore di valvole

I moderni convertitori HVDC utilizzano un convertitore a 12 impulsiunità. Il numero totale di una valvola in ogni unità è 12. La valvola è composta da moduli a tiristori collegati in serie. Il numero della valvola a tiristori dipende dalla tensione richiesta attraverso la valvola. Le valvole sono installate nei padiglioni delle valvole e sono raffreddate da aria, olio, acqua o freon.

12-impulsi-convertitore unità

Converter Transformer

Il trasformatore del convertitore converte l'ACreti verso reti DC o viceversa. Hanno due serie di avvolgimenti trifase. L'avvolgimento sul lato CA è collegato alla barra del bus CA e l'avvolgimento sul lato valvola è collegato al ponte valvola. Questi avvolgimenti sono collegati a stella per un trasformatore e il delta su un altro.

Gli avvolgimenti laterali AC delle due, tre fasii trasformatori sono collegati in stelle con i loro neutri a terra. L'avvolgimento del trasformatore lato valvola è progettato per resistere alle tensioni di tensione alternata e alle tensioni a tensione diretta dal ponte a valvola. Vi sono aumenti delle perdite di correnti parassite dovute alle correnti armoniche. La magnetizzazione nel nucleo del trasformatore del convertitore è dovuta ai seguenti motivi.

  • La tensione alternata dalla rete AC contenente i fondamentali e diverse armoniche.
  • Anche la tensione diretta dal terminale laterale della valvola presenta alcune armoniche.

filtri

Le armoniche AC e DC sono generate in HVDCconvertitori. Le armoniche AC vengono iniettate nel sistema CA e le armoniche DC vengono iniettate nelle linee CC. Le armoniche hanno i seguenti vantaggi.

  1. Causa l'interferenza nelle linee telefoniche.
  2. A causa delle armoniche, le perdite di potenza in macchine e condensatori sono collegate nel sistema.
  3. Le armoniche hanno prodotto una risonanza in un circuito CA con conseguente sovratensione.
  4. Instabilità dei controlli del convertitore.

Le armoniche sono ridotte al minimo usando i filtri AC, DC e ad alta frequenza. I tipi di filtro sono spiegati di seguito in dettaglio.

  • Filtri AC - I filtri CA sono collegati al circuito RLCfase e terra. Offrono basse impedenze alle frequenze armoniche. Pertanto, le correnti armoniche in corrente alternata vengono trasmesse alla terra. Vengono utilizzati entrambi i filtri sintonizzati e smorzati. Il filtro di armoniche AC forniva anche una potenza reattiva richiesta per il funzionamento soddisfacente dei convertitori.
  • Filtri DC - Il filtro CC è collegato tra il polo buse bus neutro. Divarica le armoniche DC a terra e impedisce loro di entrare nelle linee DC. Tale filtro non richiede potenza reattiva poiché la linea CC non richiede alimentazione CC.
  • Filtri ad alta frequenza - Il convertitore HVDC potrebbe produrre rumore elettriconella banda di frequenza portante da 20 kHz a 490 kHz. Inoltre generano rumore di interferenza radio nelle frequenze della gamma megahertz. I filtri ad alta frequenza vengono utilizzati per ridurre al minimo il rumore e le interferenze con la comunicazione con il vettore di linee elettriche. Tali filtri sono posti tra il trasformatore del convertitore e il bus AC della stazione.

Fonte di energia reattiva

La potenza reattiva è richiesta per le operazioni dii convertitori. I filtri armonici AC forniscono in parte la potenza reattiva. L'alimentazione aggiuntiva può anche essere ottenuta dai modificatori di fase sincrono dei condensatori di shunt e dai sistemi di varici statici. La scelta dipende dalla velocità di controllo desiderata.

Reattore levigante

Il reattore di levigatura è un olio riempito a olioreattore con una grande induttanza. È collegato in serie con il convertitore prima del filtro CC. Può essere posizionato sul lato linea o sul lato neutro. I reattori di lisciatura servono ai seguenti scopi.

  1. Lisci le increspature nella corrente continua.
  2. Riducono la tensione e la corrente armoniche nelle linee CC.
  3. Limitano la corrente di guasto nella linea CC.
  4. I seguenti errori di commutazione negli inverter sonoimpedito dal livellamento dei reattori riducendo la velocità di salita della linea CC nel ponte quando la tensione diretta di un'altra serie collegata alla tensione collassa.
  5. I reattori di livellamento riducono la pendenza della tensione e gli sbalzi di corrente dalla linea CC. Pertanto, le sollecitazioni sulle valvole del convertitore e sui deviatori delle valvole sono ridotte.

HVDC System Pole

Il palo del sistema HVDC è la parte di un HVDCsistema composto da tutte le apparecchiature nella sottostazione HVDC. Inoltre interconnette le linee di trasmissione che durante le normali condizioni di funzionamento mostrano una polarità diretta comune rispetto alla terra. Quindi la parola polo si riferisce al percorso di DC che ha la stessa polarità rispetto alla terra. Il polo totale comprende il polo della sottostazione e il polo della linea di trasmissione.

Tipi di un sistema HVDC

I diversi tipi di un sistema HVDC sono spiegati di seguito in dettaglio.

Back-to-Back HVDC Station

Il sistema HVDC che trasferisce energia trai bus CA nella stessa posizione sono chiamati sistema back-to-back o sistema di accoppiamento HVDC. Nelle stazioni HVDC back-to-back, i convertitori e i raddrizzatori sono installati nelle stesse stazioni. Non ha una linea di trasmissione DC.

Il sistema back-to-back fornisce un asincronointerconnessione tra le due reti AC adiacenti controllate indipendentemente senza trasferire disturbi di frequenza. Il collegamento DC back-to-back riduce il costo complessivo di conversione, migliora l'affidabilità del sistema DC. Questo tipo di sistema è progettato per il funzionamento bipolare.

Due sistemi HVDC terminali

Il terminale con due terminali (convertitorestazione) e una linea di trasmissione HVDC si chiama sistema terminale punto-punto del sistema CC a due terminali. Questo sistema non ha alcuna linea HVDC parallela e nessuna intercapedine intermedia. L'interruttore automatico HVDC non è necessario per il sistema HVDC a due terminali. La normale e anormale corrente è controllata dal controller del convertitore efficace.

Sistema DC (MTDC) multiterminale

Questo sistema ha più di due stazioni di conversionee linee terminali CC. Alcune delle stazioni di conversione funzionano come raddrizzatore mentre altre funzionano come inverter. La potenza totale prelevata dal raddrizzatore è uguale alla potenza fornita dalla stazione inverter. Esistono due tipi di sistemi MTDC

  • Serie MTDC System
  • Sistema MTDC parallelo

Nel sistema MTDC in serie ci sono i convertitoricollegati in serie mentre in parallelo sistema MTDC, i convertitori sono collegati in parallelo. Il sistema MTDC parallelo può essere utilizzato senza l'uso di un interruttore automatico HVDC.

Vantaggi dei sistemi MTDC

I seguenti sono i vantaggi dei sistemi MTDC

  1. Il sistema MTDC è più economico e flessibile.
  2. L'oscillazione della frequenza nelle reti AC interconnesse può essere smorzata rapidamente.
  3. Le reti AC a pieno carico possono essere rinforzate utilizzando i sistemi MTDC.

Applicazioni dei sistemi MTDC

Le seguenti sono le applicazioni dei sistemi HVDC

  1. Trasferisce la potenza complessiva da diverse fonti di generazione remota a diversi centri di carico.
  2. I sistemi sono interconnessi tra due o più sistemi CA mediante sistemi MTDC radiali.
  3. Rafforza le reti AC urbane per carichi pesanti con i sistemi MTDC

L'interruttore automatico HVDC è utilizzato in due collegamenti DC link e DC multiterminale per il trasferimento da terra a corsa metallica.

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