/ / HVDC ระบบส่งกำลัง

ระบบส่งกำลัง HVDC

คำนิยาม: ระบบที่ใช้กระแสตรงสำหรับการส่งพลังงานประเภทของระบบดังกล่าวเรียกว่าระบบ HVDC (กระแสไฟฟ้าแรงดันสูงโดยตรง) ระบบ HVDC มีราคาไม่แพงและมีการสูญเสียน้อยที่สุด มันส่งพลังงานระหว่างระบบ AC ไม่ตรงกัน

ส่วนประกอบของระบบส่งกำลัง HVDC

ระบบ HVDC มีส่วนประกอบหลักดังต่อไปนี้

  • สถานีแปลง
  • หน่วยแปลง
  • วาล์วแปลง
  • ตัวแปลงหม้อแปลง
  • ฟิลเตอร์
    • ตัวกรอง AC
    • ตัวกรอง DC
    • ตัวกรองความถี่สูง
  • แหล่งพลังงานปฏิกิริยา
  • เครื่องปฏิกรณ์ที่ทำให้เรียบ
  • เสาระบบ HVDC

สถานีแปลง

สถานีย่อยเทอร์มินัลที่แปลง AC เป็นDC เรียกว่า rectifier terminal ในขณะที่สถานี substations ซึ่งแปลง DC เป็น AC เรียกว่า terminal inverter เทอร์มินัลทุกเครื่องได้รับการออกแบบให้ทำงานได้ทั้งในวงจรเรียงกระแสและโหมดอินเวอร์เตอร์ ดังนั้นแต่ละเทอร์มินัลจึงเรียกว่าตัวแปลงเทอร์มินัลหรือเทอร์มินัล rectifier ระบบ HVDC แบบสองขั้วมีเพียงสองขั้วและหนึ่งสาย HVDC

HVDC แปลงสถานี

หน่วยแปลง

การแปลงจาก AC เป็น DC และในทางกลับกันคือกระทำในสถานีแปลง HVDC โดยใช้ตัวแปลงบริดจ์แบบสามเฟส วงจรบริดจ์นี้เรียกว่าวงจรเกรตซ์ ในการส่งสัญญาณ HVDC จะใช้ตัวแปลงบริดจ์แบบ 12 พัลส์ ตัวแปลงจะได้รับโดยเชื่อมต่อสองหรือ 6 ชีพจรในซีรีส์

Graetz วงจร

วาล์วแปลง

ตัวแปลง HVDC ที่ทันสมัยใช้ตัวแปลง 12 พัลส์หน่วย จำนวนวาล์วทั้งหมดในแต่ละหน่วยคือ 12 วาล์วประกอบด้วยโมดูลไทริสเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจำนวนวาล์วไทริสเตอร์ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการผ่านวาล์ว ติดตั้งวาล์วในห้องโถงวาล์วและระบายความร้อนด้วยอากาศน้ำมันน้ำหรือฟรีออน

12 ชีพจรแปลงหน่วย

แปลงหม้อแปลง

หม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์แปลง ACเครือข่ายไปยังเครือข่าย DC หรือในทางกลับกัน พวกเขามีขดลวดสามเฟสสองชุด ขดลวดด้าน AC เชื่อมต่อกับบาร์บัส AC และขดลวดด้านวาล์วเชื่อมต่อกับสะพานวาล์วขดลวดเหล่านี้มีการเชื่อมต่อในดาวสำหรับหม้อแปลงหนึ่งและเดลต้าไปยังอีก

ขดลวดด้าน AC ของสองสามเฟสหม้อแปลงเชื่อมต่อกันในดาวฤกษ์ที่มีนิวตรอนกลาง ขดลวดหม้อแปลงด้านวาล์วถูกออกแบบมาให้ทนต่อแรงดันไฟฟ้าสลับและความเครียดแรงดันไฟฟ้าโดยตรงจากวาล์ว มีการเพิ่มขึ้นของการสูญเสียกระแสวนเนื่องจากกระแสฮาร์โมนิก สนามแม่เหล็กในแกนของหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์เนื่องจากเหตุผลดังต่อไปนี้

  • แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจากเครือข่าย AC ที่มีพื้นฐานและฮาร์มอนิกหลายตัว
  • แรงดันไฟฟ้าโดยตรงจากเทอร์มินัลด้านวาล์วยังมีฮาร์โมนิกส์อยู่บ้าง

ฟิลเตอร์

เสียงประสาน AC และ DC ถูกสร้างขึ้นใน HVDCแปลง ฮาร์มอนิกส์ AC ถูกฉีดเข้าไปในระบบ AC และฮาร์มอนิกส์ DC จะถูกฉีดเข้าไปในสาย DC เสียงประสานมีข้อดีดังต่อไปนี้

  1. มันทำให้เกิดการรบกวนในสายโทรศัพท์
  2. เนื่องจากฮาร์มอนิกส์การสูญเสียพลังงานในเครื่องจักรและตัวเก็บประจุเชื่อมต่ออยู่ในระบบ
  3. เสียงประสานผลิตเสียงสะท้อนในวงจร AC ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า
  4. ความไม่แน่นอนของการควบคุมการแปลง

ฮาร์มอนิกส์ลดลงโดยใช้ตัวกรอง AC, DC และความถี่สูง ประเภทของตัวกรองมีการอธิบายรายละเอียดด้านล่าง

  • ตัวกรอง AC - ตัวกรอง AC เป็นวงจร RLC ที่เชื่อมต่อระหว่างกันเฟสและโลก พวกเขาให้ความต้านทานต่ำกับความถี่ฮาร์มอนิก ดังนั้นกระแสฮาร์มอนิก AC จะถูกส่งผ่านไปยังโลก ใช้ฟิลเตอร์ที่ปรับและปรับแล้ว ตัวกรองฮาร์มอนิก AC ยังให้พลังงานรีแอคทีฟที่จำเป็นสำหรับการใช้งานที่น่าพอใจ
  • ตัวกรอง DC - ตัวกรอง DC เชื่อมต่อระหว่างขั้วบัสและรถบัสกลาง มันเบี่ยงเบนฮาร์มอนิก DC ไปยังโลกและป้องกันไม่ให้พวกมันเข้าสู่สาย DC ตัวกรองดังกล่าวไม่ต้องการพลังงานรีแอคทีฟเนื่องจากสาย DC ไม่จำเป็นต้องใช้ไฟ DC
  • ตัวกรองความถี่สูง - ตัวแปลง HVDC อาจสร้างเสียงรบกวนทางไฟฟ้าในย่านความถี่พาหะจาก 20 kHz ถึง 490 kHz พวกเขายังสร้างเสียงรบกวนสัญญาณวิทยุในช่วงความถี่เมกะเฮิร์ตซ์ ตัวกรองความถี่สูงใช้เพื่อลดเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนด้วยการสื่อสารของผู้ให้บริการสายไฟฟ้า ตัวกรองดังกล่าวอยู่ระหว่างหม้อแปลงแปลงและบัส AC ของสถานี

แหล่งพลังงานปฏิกิริยา

จำเป็นต้องใช้พลังงานปฏิกิริยาตัวแปลง ฟิลเตอร์ฮาร์โมนิ AC ให้พลังงานปฏิกิริยาบางส่วน อุปทานเพิ่มเติมอาจได้รับจากตัวเก็บประจุ shunt ตัวปรับเปลี่ยนเฟสซิงโครนัสและระบบวาร์ ทางเลือกขึ้นอยู่กับความเร็วของการควบคุมที่ต้องการ

เครื่องปฏิกรณ์ที่ทำให้เรียบ

เครื่องปฏิกรณ์ที่ทำให้เรียบคือน้ำมันที่เติมน้ำมันเย็นลงเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการเหนี่ยวนำมาก มีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวแปลงก่อนตัวกรอง DC มันสามารถอยู่ทั้งในด้านเส้นหรือด้านเป็นกลาง เครื่องปฏิกรณ์ที่ปรับให้เรียบนั้นมีจุดประสงค์ดังต่อไปนี้

  1. ระลอกคลื่นเรียบในกระแสตรง
  2. พวกเขาลดแรงดันไฟฟ้าและกระแสฮาร์มอนิกในสาย DC
  3. พวกเขา จำกัด กระแสผิดปกติในสาย DC
  4. การเปลี่ยนที่ล้มเหลวในอินเวอร์เตอร์ป้องกันโดยเครื่องปฏิกรณ์ที่ปรับให้เรียบโดยลดอัตราการเพิ่มขึ้นของสาย DC ในสะพานเมื่อแรงดันไฟฟ้าโดยตรงของแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่ออีกชุดหนึ่งยุบลง
  5. เครื่องปฏิกรณ์ที่ปรับให้เรียบช่วยลดความชันของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟกระชากจากสาย DC ดังนั้นความเค้นบนวาวล์คอนเวอร์เตอร์และไดเวอร์เวอร์วาล์วจึงลดลง

เสาระบบ HVDC

เสาระบบ HVDC เป็นส่วนหนึ่งของ HVDCระบบประกอบด้วยอุปกรณ์ทั้งหมดในสถานีย่อย HVDC นอกจากนี้ยังเชื่อมโยงสายส่งซึ่งในระหว่างสภาพการทำงานปกติจะมีขั้วตรงทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับโลก ดังนั้นคำว่าขั้วหมายถึงเส้นทางของ DC ซึ่งมีขั้วเดียวกันด้วยความเคารพต่อโลก เสารวมถึงเสาสถานีย่อยและเสาสายส่ง

ประเภทของระบบ HVDC

รายละเอียดของระบบ HVDC ประเภทต่างๆมีการอธิบายไว้ด้านล่าง

กลับไปกลับสถานี HVDC

ระบบ HVDC ที่ถ่ายโอนพลังงานระหว่างAC บัสในตำแหน่งเดียวกันเรียกว่าระบบ back-to-back หรือระบบข้อต่อ HVDC ในสถานี HVDC แบบ back-to-back ตัวแปลงและวงจรเรียงกระแสจะถูกติดตั้งในสถานีเดียวกัน มันไม่มีสายส่งกระแสตรง

ระบบ back-to-back จัดเตรียมแบบอะซิงโครนัสการเชื่อมต่อระหว่างเครือข่าย AC ที่อยู่ติดกันอย่างอิสระควบคุมโดยไม่มีการถ่ายโอนสัญญาณรบกวนความถี่ ลิงค์ DC back-to-back ลดค่าใช้จ่ายในการแปลงโดยรวมปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบ DC ระบบประเภทดังกล่าวได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานแบบสองขั้ว

ระบบ HVDC สองขั้ว

อาคารที่มีสองขั้ว (แปลงสถานี) และสายส่ง HVDC หนึ่งเส้นเรียกว่าระบบจุดต่อจุดระบบสองเทอร์มินัล DC ระบบนี้ไม่มีสาย HVDC แบบขนานและไม่มีการแตะระดับกลาง เบรกเกอร์ HVDC ไม่จำเป็นสำหรับระบบ HVDC สองขั้วกระแสปกติและผิดปกติจะถูกควบคุมด้วยคอนโทรลเลอร์แปลงที่มีประสิทธิภาพ

Multiterminal DC (MTDC) ระบบ

ระบบนี้มีมากกว่าสองสถานีแปลงและ DC terminal lines สถานีตัวแปลงบางตัวทำงานเป็น rectifier ขณะที่ตัวอื่นทำงานเป็นตัวแปลงกระแสไฟฟ้า พลังงานทั้งหมดที่นำมาจากสถานีปรับกระแสไฟฟ้าเท่ากับกำลังงานที่จ่ายโดยสถานีอินเวอร์เตอร์ ระบบ MTDC มีสองประเภท

  • ระบบซีรีย์ MTDC
  • ระบบ MTDC แบบขนาน

ในระบบซีรีย์ MTDC ตัวแปลงคือเชื่อมต่อแบบอนุกรมในขณะที่ระบบ MTDC แบบขนานตัวแปลงจะเชื่อมต่อแบบขนาน ระบบ MTDC แบบขนานอาจทำงานได้โดยไม่ต้องใช้เบรกเกอร์ HVDC

ข้อดีของระบบ MTDC

ต่อไปนี้เป็นข้อดีของระบบ MTDC

  1. ระบบ MTDC นั้นประหยัดและยืดหยุ่นกว่า
  2. การสั่นความถี่ในเครือข่าย AC ที่เชื่อมต่อระหว่างกันสามารถทำให้ชื้นได้อย่างรวดเร็ว
  3. โหลดเครือข่าย AC ที่มีน้ำหนักมากสามารถเสริมโดยใช้ระบบ MTDC

การใช้งานระบบ MTDC

ต่อไปนี้เป็นแอปพลิเคชันของระบบ HVDC

  1. มันถ่ายโอนพลังงานจำนวนมากจากแหล่งสร้างระยะไกลหลายแห่งไปยังศูนย์โหลดหลายแห่ง
  2. ระบบเชื่อมต่อระหว่างระบบ AC ตั้งแต่สองระบบขึ้นไปโดยระบบรัศมีของ MTDC
  3. มันตอกย้ำเครือข่าย AC ในเมืองที่มีภาระหนักด้วยระบบ MTDC

เซอร์กิตเบรกเกอร์ HVDC ใช้ในสองขั้ว DC link และลิงค์ Multiterminal DC สำหรับการถ่ายโอนจากพื้นดินไปยังโลหะที่ทำงาน

อ่านเพิ่มเติม: