/ / System przesyłowy HVDC

System przesyłowy HVDC

Definicja: System wykorzystujący prąd stały dotransmisja mocy tego typu systemu nazywa się HVDC (High Voltage Direct Current). System HVDC jest tańszy i ma minimalne straty. Przesyła moc między niezsynchronizowanym systemem AC.

Komponent systemu przesyłowego HVDC

System HVDC ma następujące główne elementy.

  • Stacja konwertera
  • Jednostka konwertera
  • Zawory konwerterowe
  • Transformatory transformatorowe
  • Filtry
    • Filtr AC
    • Filtr DC
    • Filtr wysokiej częstotliwości
  • Źródło mocy biernej
  • Wygładzanie reaktora
  • Biegun systemowy HVDC

Stacja konwertera

Podstacje terminalowe, które przekształcają AC naDC nazywane są terminalem prostownika, podczas gdy podstacje terminalowe, które przekształcają DC na AC, nazywane są terminalem falownika. Każdy terminal jest zaprojektowany do pracy w trybie prostownika i falownika. Dlatego każdy terminal nazywany jest terminalem konwertera lub terminalem prostownika. Dwubiegunowy system HVDC ma tylko dwa zaciski i jedną linię HVDC.

stacja konwertera hvdc

Jednostka konwertera

Konwersja z AC na DC i odwrotnie jestwykonywane w stacjach przekształtnikowych HVDC za pomocą trójfazowych konwerterów mostkowych. Ten obwód mostowy nazywany jest również obwodem Graetza. W transmisji HVDC stosuje się 12-impulsowy konwerter mostkowy. Konwerter uzyskuje łącząc szeregowo dwu- lub sześciopulsowy mostek.

obwód graetz

Zawory konwerterowe

Nowoczesne konwertery HVDC wykorzystują konwerter 12-impulsowyjednostki. Całkowita liczba zaworów w każdej jednostce wynosi 12. Zawór składa się z połączonych szeregowo modułów tyrystorowych. Liczba zaworów tyrystorowych zależy od wymaganego napięcia na zaworze. Zawory są instalowane w halach zaworowych i są chłodzone powietrzem, olejem, wodą lub freonem.

12-impulsowy konwerter

Transformator transformatorowy

Transformator przekształtnika przekształca ACsieci do sieci DC lub odwrotnie. Mają dwa zestawy uzwojeń trójfazowych. Uzwojenie po stronie prądu zmiennego jest podłączone do szyny zbiorczej prądu przemiennego, a uzwojenie po stronie zaworu jest połączone z mostkiem zaworowym. Uzwojenia te są połączone w gwiazdę dla jednego transformatora i trójkąta z drugim.

Uzwojenia boczne AC dwóch, trzech faztransformator jest połączony w gwiazdy z ich neutralnym uziemieniem. Uzwojenie transformatora po stronie zaworu zaprojektowano tak, aby wytrzymywało naprężenia zmienne napięcia i naprężenia bezpośrednio od mostka zaworowego. Z powodu prądu harmonicznego zwiększają się straty prądów wirowych. Namagnesowanie w rdzeniu transformatora przekształtnikowego wynika z następujących powodów.

  • Napięcie przemienne z sieci AC zawierające podstawy i kilka harmonicznych.
  • Napięcie stałe z końcówki zaworu ma również pewne harmoniczne.

Filtry

Harmoniczne AC i DC są generowane w HVDCkonwertery. Harmoniczne prądu przemiennego są wtryskiwane do układu AC, a harmoniczne prądu stałego są wtryskiwane do linii prądu stałego. Harmoniczne mają następujące zalety.

  1. Powoduje zakłócenia w liniach telefonicznych.
  2. Ze względu na harmoniczne straty mocy w maszynach i kondensatorach są połączone w systemie.
  3. Harmoniczne wytwarzają rezonans w obwodzie prądu przemiennego, powodując przepięcia.
  4. Niestabilność sterowania konwertera.

Harmoniczne są minimalizowane za pomocą filtrów AC, DC i wysokiej częstotliwości. Rodzaje filtrów są szczegółowo wyjaśnione poniżej.

  • Filtry AC - Filtry AC są połączone obwodem RLCfaza i ziemia. Oferowały niskie impedancje częstotliwości harmonicznych. W ten sposób prądy harmoniczne AC są przekazywane na ziemię. Stosowane są zarówno filtry dostrojone, jak i tłumione. Filtr harmonicznych AC zapewnia również moc bierną wymaganą do zadowalającego działania przetworników.
  • Filtry DC - Filtr DC jest podłączony między szyną biegunowąi neutralny autobus. Przekierowuje harmoniczne prądu stałego do ziemi i uniemożliwia im wejście do linii prądu stałego. Taki filtr nie wymaga mocy biernej, ponieważ linia prądu stałego nie wymaga zasilania prądem stałym.
  • Filtry wysokiej częstotliwości - Konwerter HVDC może wytwarzać szum elektrycznyw paśmie częstotliwości nośnej od 20 kHz do 490 kHz. Generują również zakłócenia radiowe w zakresie częstotliwości megaherców. Filtry wysokiej częstotliwości są stosowane w celu zminimalizowania szumów i zakłóceń w komunikacji z nośną linii elektroenergetycznej. Takie filtry są umieszczane między transformatorem konwertera a magistralą AC stacji.

Źródło mocy biernej

Moc bierna jest wymagana do pracykonwertery. Filtry harmoniczne AC zapewniają częściowo moc bierną. Dodatkowe zasilanie można również uzyskać z synchronicznych modyfikatorów fazy kondensatorów bocznikowych i statycznych systemów zmiennych. Wybór zależy od pożądanej prędkości sterowania.

Wygładzanie reaktora

Reaktor wygładzający jest olejem chłodzonym olejemreaktor o dużej indukcyjności. Jest on połączony szeregowo z konwerterem przed filtrem DC. Może znajdować się po stronie linii lub po stronie neutralnej. Reaktory wygładzające służą następującym celom.

  1. Wygładzają zmarszczki w prądzie stałym.
  2. Zmniejszają napięcie i prąd harmoniczny w liniach prądu stałego.
  3. Ograniczają prąd zwarciowy w linii DC.
  4. Kolejne awarie komutacji w falownikach tozapobiegać wygładzaniu reaktorów przez zmniejszenie szybkości narastania linii prądu stałego w mostku, gdy napięcie bezpośrednie innego szeregowo podłączonego napięcia ulega załamaniu.
  5. Reaktory wygładzające zmniejszają stromość skoków napięcia i prądu z linii prądu stałego. W ten sposób zmniejszają się naprężenia na zaworach przekształtnikowych i rozdzielaczach skoków zaworów.

Biegun systemowy HVDC

Biegun systemu HVDC jest częścią HVDCsystem składający się ze wszystkich urządzeń w podstacji HVDC. Łączy on także linie przesyłowe, które w normalnych warunkach pracy wykazują wspólną polaryzację bezpośrednią względem ziemi. Zatem słowo biegun odnosi się do ścieżki prądu stałego, która ma taką samą biegunowość względem ziemi. Łączny słup zawiera biegun podstacji i słup linii przesyłowej.

Rodzaje systemu HVDC

Różne typy systemu HVDC zostały szczegółowo wyjaśnione poniżej.

Stacja HVDC typu „back-to-back”

System HVDC, który przenosi energię międzyszyny AC w ​​tym samym miejscu nazywane są systemem back-to-back lub systemem sprzężenia HVDC. W stacjach HVDC typu back-to-back konwertery i prostowniki są instalowane na tych samych stacjach. Nie ma linii przesyłowej prądu stałego.

System back-to-back zapewnia asynchronicznepołączenie między dwiema sąsiadującymi niezależnie kontrolowanymi sieciami AC bez przenoszenia zakłóceń częstotliwości. Łącze DC typu back-to-back zmniejsza całkowity koszt konwersji, poprawia niezawodność systemu DC. Taki system jest przeznaczony do pracy bipolarnej.

System dwóch terminali HVDC

Terminal z dwoma zaciskami (konwerterstacja) i jedna linia przesyłowa HVDC nazywana jest dwupunktowym systemem DC punkt-punkt. Ten system nie ma żadnej równoległej linii HVDC i żadnych pośrednich zaczepów. Wyłącznik HVDC nie jest również wymagany w przypadku dwubiegunowego systemu HVDC. Normalny i nieprawidłowy prąd jest kontrolowany przez efektywny sterownik konwertera.

Multiterminal DC (MTDC) System

Ten system ma więcej niż dwie stacje konwerterai linie terminali DC. Niektóre stacje przekształtnikowe działają jako prostowniki, podczas gdy inne działają jako falownik. Całkowita moc pobierana ze stacji prostownika jest równa mocy dostarczonej przez stację falownika. Istnieją dwa typy systemów MTDC

  • Seria MTDC
  • Równoległy system MTDC

W systemie serii MTDC konwertery sąpołączone szeregowo, podczas gdy w równoległym systemie MTDC, konwertery są połączone równolegle. Równoległy system MTDC może być obsługiwany bez użycia wyłącznika HVDC.

Zalety systemów MTDC

Poniżej przedstawiono zalety systemów MTDC

  1. System MTDC jest bardziej ekonomiczny i elastyczny.
  2. Oscylacja częstotliwości w połączonych sieciach AC może być szybko tłumiona.
  3. Silnie obciążone sieci prądu przemiennego można wzmocnić za pomocą systemów MTDC.

Zastosowania systemów MTDC

Poniżej przedstawiono zastosowania systemów HVDC

  1. Przenosi moc masową z kilku zdalnych źródeł wytwarzania do kilku centrów ładunkowych.
  2. Systemy są połączone między dwoma lub więcej systemami AC za pomocą promieniowych systemów MTDC.
  3. Wzmacnia miejskie sieci prądu przemiennego o dużym obciążeniu przez systemy MTDC

Wyłącznik HVDC jest wykorzystywany w dwóch zaciskach DC i multiterminalnym łączu DC do przenoszenia z masy na metal.

Przeczytaj także: