Sistema de Transmissão HVDC

Definição: O sistema que usa a corrente contínua paraa transmissão do poder tal tipo de sistema é chamado sistema HVDC (corrente contínua de alta tensão). O sistema HVDC é menos caro e tem perdas mínimas. Ele transmite a energia entre o sistema AC não sincronizado.

Componente de um sistema de transmissão HVDC

O sistema HVDC possui os seguintes componentes principais.

• Estação Conversora
• Unidade Conversora
• Válvulas Conversoras
• Transformadores Conversores
• Filtros
  • Filtro AC
  • Filtro DC
  • Filtro de alta frequência
• Fonte de energia reativa
• Reator de Suavização
• Polo de sistema HVDC

Estação Conversora

As subestações terminais que convertem um AC emAs CC são chamadas de terminal retificador enquanto as subestações terminais que convertem CC em CA são chamadas de terminal inversor. Cada terminal é projetado para funcionar tanto no modo retificador quanto no inversor. Portanto, cada terminal é chamado de terminal de conversor ou terminal de retificador. Um sistema HVDC de dois terminais tem apenas dois terminais e uma linha HVDC.

Unidade Conversora

A conversão de AC para DC e vice-versa éfeito em estações conversoras HVDC usando conversores de ponte trifásicos. Este circuito de ponte também é chamado circuito de Graetz. Na transmissão HVDC, é utilizado um conversor de ponte de 12 pulsos. O conversor obtém conectando duas ou seis ponte de pulsos em série.

Válvulas Conversoras

Os modernos conversores HVDC usam conversores de 12 pulsosunidades. O número total de válvulas em cada unidade é 12. A válvula é composta de módulos tiristoriais conectados em série. O número de válvulas tiristoras depende da voltagem requerida através da válvula. As válvulas são instaladas em salões de válvulas e são resfriadas por ar, óleo, água ou freon.

Transformador Conversor

O transformador conversor converte o ACredes para redes DC ou vice-versa. Eles têm dois conjuntos de enrolamentos trifásicos. O enrolamento do lado CA é conectado à barra do barramento CA, e o enrolamento do lado da válvula é conectado à ponte da válvula. Esses enrolamentos são conectados em estrela para um transformador e delta para outro.

Os enrolamentos laterais CA dos dois, trifásicostransformador são conectados em estrelas com seus neutros aterrados. O enrolamento do transformador do lado da válvula é projetado para suportar tensão de tensão alternada e tensão de tensão direta da ponte da válvula. Há aumentos nas perdas de correntes parasitas devido à corrente harmônica. A magnetização no núcleo do transformador do conversor é devido às seguintes razões.

• A tensão alternada da rede AC contendo fundamentos e vários harmônicos.
• A tensão direta do terminal do lado da válvula também possui alguns harmônicos.

Filtros

As harmônicas de CA e CC são geradas em HVDCconversores. Os harmônicos de corrente alternada são injetados no sistema de corrente alternada e os harmônicos de corrente contínua são injetados nas linhas de corrente contínua. Os harmônicos têm as seguintes vantagens.

1. Causa a interferência nas linhas telefônicas.
2. Devido às harmônicas, as perdas de potência em máquinas e capacitores são conectadas no sistema.
3. Os harmônicos produziam ressonância em um circuito CA resultando em sobretensões.
4. Instabilidade dos controles do conversor.

Os harmônicos são minimizados usando os filtros AC, DC e de alta frequência. Os tipos de filtro são explicados abaixo em detalhes.

• Filtros AC - Os filtros CA são circuitos RLC conectados entrefase e terra. Eles ofereciam baixas impedâncias às freqüências harmônicas. Assim, as correntes harmônicas de corrente alternada são passadas para a terra. Ambos os filtros sintonizados e amortecidos são usados. O filtro harmônico AC também forneceu uma potência reativa necessária para o funcionamento satisfatório dos conversores.
• Filtros DC - O filtro CC está conectado entre o barramento polare ônibus neutro. Ele desvia os harmônicos DC para a terra e os impede de entrar nas linhas CC. Esse filtro não requer energia reativa, pois a linha CC não requer energia CC.
• Filtros de alta frequência - O conversor HVDC pode produzir ruído elétricona banda de frequência portadora de 20 kHz a 490 kHz. Eles também geram ruído de interferência de rádio nas freqüências de alcance de megahertz. Filtros de alta frequência são usados ​​para minimizar ruídos e interferências na comunicação da portadora da linha de energia. Esses filtros são colocados entre o transformador do conversor e o barramento CA da estação.

Fonte de energia reativa

Energia reativa é necessária para as operações deos conversores. Os filtros de harmônicos CA fornecem parte da energia reativa. A alimentação adicional também pode ser obtida a partir de modificadores de fase síncronos de capacitores em derivação e sistemas estáticos de var. A escolha depende da velocidade de controle desejada.

Reator de Suavização

O reator de suavização é um óleo refrigerado a óleoreator com uma grande indutância. Está ligado em série ao conversor antes do filtro DC. Pode ser localizado no lado da linha ou no lado neutro. Os reatores de suavização atendem aos seguintes propósitos.

1. Eles suavizam as ondulações na corrente contínua.
2. Eles diminuem a tensão harmônica e a corrente nas linhas CC.
3. Eles limitam a corrente de falha na linha CC.
4. Falhas consequentes de comutação nos inversores sãoimpedido pela suavização de reatores, reduzindo a taxa de subida da linha DC na ponte quando a tensão direta de outra tensão conectada em série entra em colapso.
5. Os reatores de suavização reduzem a inclinação da tensão e os surtos de corrente da linha CC. Assim, as tensões nas válvulas conversoras e nos desviadores de surto de válvulas são reduzidas.

Polo de sistema HVDC

O pólo do sistema HVDC é a parte de um HVDCsistema composto por todos os equipamentos da subestação HVDC. Ele também interconecta as linhas de transmissão que, durante a condição de operação normal, exibem uma polaridade direta comum em relação à terra. Assim, a palavra pólo refere-se ao caminho da CD que tem a mesma polaridade em relação à terra. O polo total inclui o polo da subestação e o polo da linha de transmissão.

Tipos de um sistema HVDC

Os diferentes tipos de um sistema HVDC são explicados abaixo em detalhes.

Estação HVDC back-to-back

O sistema HVDC, que transfere energia entreos barramentos CA no mesmo local são chamados de sistema back-to-back ou sistema de acoplamento HVDC. Em estações HVDC back-to-back, os conversores e os retificadores são instalados nas mesmas estações. Não possui linha de transmissão CC.

O sistema back-to-back fornece uma maneira assíncronainterconexão entre as duas redes adjacentes controladas independentemente, sem transferir perturbações de freqüência. O link CC back-to-back reduz o custo total de conversão, melhora a confiabilidade do sistema DC. Esse tipo de sistema é projetado para operação bipolar.

Sistema HVDC de dois terminais

O terminal com dois terminais (conversore uma linha de transmissão HVDC é chamada de sistema ponto a ponto do sistema DC de dois terminais. Este sistema não possui nenhuma linha HVDC paralela e nenhuma derivação intermediária. O disjuntor HVDC também não é necessário para o sistema HVDC de dois terminais. A corrente normal e anormal é controlada pelo controlador do conversor efetivo.

Sistema Multiterminal DC (MTDC)

Este sistema tem mais de duas estações conversorase linhas de terminais DC. Algumas das estações conversoras operam como retificador enquanto outras operam como um inversor. A potência total retirada da estação retificadora é igual à potência fornecida pela estação inversora. Existem dois tipos de sistemas MTDC

• Série MTDC System
• Sistema Paralelo MTDC

No sistema MTDC da série, os conversores sãoconectados em série enquanto em sistema paralelo MTDC, os conversores são conectados em paralelo. O sistema paralelo MTDC pode ser operado sem o uso de um disjuntor HVDC.

Vantagens dos sistemas MTDC

As seguintes são as vantagens dos sistemas MTDC

1. O sistema MTDC é mais econômico e flexível.
2. A oscilação de frequência nas redes AC interconectadas pode ser amortecida rapidamente.
3. As redes AC de carga pesada podem ser reforçadas usando sistemas MTDC.

Aplicações de sistemas MTDC

A seguir estão as aplicações dos sistemas HVDC

1. Transfere a energia em massa de várias fontes de geração remota para vários centros de carga.
2. Os sistemas são interconectados entre dois ou mais sistemas AC por sistemas MTDC radiais.
3. Reforça as redes AC urbanas de carga pesada por sistemas MTDC

O disjuntor HVDC é usado em um link CC de dois terminais e um link DC multiterminal para transferência do aterramento para o funcionamento metálico.