Wat is gelijkstroomtransmissie met hoogspanning: voordelen en nadelen

Een Uno Lamm is de vader van de High Voltage Direct Current (HVDC) Power Transmission. Hij is een Zweedse elektrotechnisch ingenieur geboren op 22 mei 1904 in Zweden en stierf op 1 juni 1989 in Californië. Hij voltooide zijn master in 'Stockholm aan het Royal Institute of Technology' in 1927. Enkele van de bedrijven die hoogspanning leveren Gelijkstroom (HVDC) -producten zijn GE Grid Solutions, ABB (ASEA Brown Boveri) Limited, Siemens AG, General Electric Company, enz. De transmissies zijn van verschillende typen, zoals bovengrondse transmissie, ondergrondse transmissie , bulk-krachtoverbrenging, enz. De HVDC is een type krachtoverbrenging dat wordt gebruikt om vermogen over lange afstanden te verzenden. Dit artikel bespreekt een overzicht van HVDC.

Wat is gelijkstroomtransmissie met hoogspanning?

De hoogspanningsgelijkstroom (HVDC) Krachtoverbrenging wordt gebruikt voor het verzenden van enorme kracht over een lange afstand, meestal honderden kilometers. Wanneer de elektriciteit of kracht wordt over een lange afstand getransporteerd, worden de hoge spanningen gebruikt in de stroomverdeling om de ohmse verliezen te verminderen. Hieronder volgt een korte uitleg over de transmissie van hoogspanningsgelijkstroom.

HVDC-systeemconfiguraties

Er zijn vijf HVDC-configuratiesystemen, namelijk monopolair, bipolair, back-to-back, multiterminal en tripolaire HVDC-configuratie. De uitleg van deze HVDC-systeemconfiguraties wordt hieronder kort toegelicht.

Monopolaire HVDC-systeemconfiguratie

De Monopolar de HVDC-systeemconfiguratie bevat DC-transmissielijnen en twee converterstations. Het gebruikt slechts één geleider en het retourpad wordt verzorgd door de grond of het water. De monopolaire HVDC-configuratie-afbeelding wordt hieronder weergegeven.

monopolaire-hoogspannings-gelijkstroom-configuraties

Bipolaire HVDC-systeemconfiguratie

De bipolaire configuratie van het HVDC-transmissiesysteem vertegenwoordigt een parallelle verbinding van het twee monopolaire HVDC-transmissiesysteem. Het gebruikt twee geleiders, de ene is positief en de andere is negatief. Elke klem in de monopolaire heeft een gelijke nominale spanning van twee in serie geschakelde omvormers aan de DC-zijde en de overgang tussen de omvormers is geaard. In de twee polen is de stroom gelijk en is er geen aardstroom. De bipolaire HVDC-configuratie-afbeelding wordt hieronder weergegeven.

bipolaire-HVDC-configuratie

Back-to-Back HVDC-systeemconfiguratie

De back-to-back HVDC-systeemconfiguratie bestaat uit twee converterstations op dezelfde locatie. In deze configuratie zijn zowel de gelijkrichter als de omvormer op dezelfde plaats in de DC-lus aangesloten en is er geen DC-transmissie in de configuratie van het back-to-back hoogspanningsgelijkstroomtransmissiesysteem. De configuratie-afbeelding van het back-to-back HVDC-systeem wordt hieronder weergegeven.

back-to-back-HVDC-configuratie

Multiterminal HVDC-systeemconfiguratie

De multiterminal HVDC-systeemconfiguratie bestaat uit een transmissielijn en meer dan twee converters die parallel of sequentieel zijn aangesloten. In deze multiterminal HVDC-configuratie wordt het vermogen overgedragen tussen twee of meer AC-onderstations en is de frequentieomzetting mogelijk in deze configuratie. De configuratie-afbeelding van het multiterminal HVDC-systeem wordt hieronder weergegeven.

multiterminal-HVDC-configuratie

Tripolaire HVDC-systeemconfiguratie

De tripolaire HVDC-systeemconfiguratie die wordt gebruikt voor het transport van elektriciteit met behulp van Modular Multilevel Converter (MMC). De tripolaire HVDC-configuratie-afbeelding wordt hieronder weergegeven.

VSC-HVDC-tripolaire-configuratie

De gelijkrichter en omvormer bestaan ​​uit driefasige MMC-converters met zes brugarmen en twee convertorkleppen aan de DC-zijde binnen de structuur van deze configuratie. Deze configuratie is zeer betrouwbaar en dit is het belangrijkste voordeel van tripolair.

HVDC-transmissie

De HVDC is een onderlinge verbinding van AC- en DC-transmissie. Het maakt gebruik van positieve punten van zowel de AC- als de DC-transmissies. De basisterminologieën die worden gebruikt bij hoogspanningsgelijkstroomtransmissies zijn wisselstroomgenererende bron, een step-up transformator, gelijkrichterstation, inverterstation, step-down transformator en AC-belasting. De hoogspanningsgelijkstroomtransmissie wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

hoogspanning-gelijkstroom-transmissie

AC-genererende bron en step-up transformator

In de wisselstroomgenererende bron wordt het vermogen geleverd in de vorm van wisselstroom. Nu in de wisselstroomgenererende bron, wordt het vermogen opgevoerd of wordt het voltage van het vermogen opgevoerd door de step-up transformator. In de step-up transformator zijn de ingangsspanningen laag en de uitgangsspanningen hoog.

Gelijkrichter Station

Er is een interconnectie-eenheid van HVDC in de transmissie van het gelijkrichterstation. In de gelijkrichter hebben we een AC-voeding als ingang en de DC-voeding als uitgang. Deze gelijkrichters zijn geaard en de uitgang van de gelijkrichter wordt gebruikt op bovengrondse transmissielijnen van HVDC voor langeafstandstransmissie van deze hoge DC-output en deze hoge DC-output van de gelijkrichter wordt overgedragen via een DC-lijn en geleverd aan omvormers.

Omvormers en step-down transformator

Een omvormer converteert de DC-ingangsvoeding naar de uitgang en deze AC-uitgangen worden geleverd aan de stepdown-transformator. In de step-down transformator zijn de ingangsspanningen hoog en worden de uitgangsspanningen met voldoende waarden verlaagd. De DC step-down transformatoren worden gebruikt omdat aan de consumentuiteinden, als hoge spanningen worden geleverd of geleverd, de apparaten van de consumenten beschadigd kunnen raken. Dus we moeten de spanningsniveaus verlagen door step-down transformatoren te gebruiken. Nu kan deze verlaagde wisselspanning aan de wisselstroombelastingen worden geleverd. Dit hele gelijkstroomsysteem met hoge spanning is zeer efficiënt, kosteneffectief en kan over een zeer lange afstand bulkstroom leveren.

Vergelijking van HVDC- en HVAC-transmissiesystemen

Het verschil tussen HVDC- en HVAC-transmissiesystemen wordt weergegeven in de onderstaande tabel:

Voordelen en nadelen van gelijkstroom met hoge spanning

De voordelen van de hoogspanningsgelijkstroomoverdracht zijn

• Huidig ​​opladen is afwezig
• Geen nabijheid en geen huideffect
• Geen stabiliteitsprobleem
• Vanwege verminderde diëlektrische verliezen is de stroombelastbaarheid van HVDC-kabel groot
• In vergelijking met AC-transmissie zijn de radio-interferentie en het corona-vermogensverlies minder
• Er zijn minder isolerende apparaten nodig
• vergeleken met AC zijn de schakelpieken lager in DC
• Er zijn geen Ferranti-effecten
• Voltage regulatie

De nadelen van de hoogspanningsgelijkstroomoverdracht zijn

• Duur
• Complex
• Stroomstoringen
• Veroorzaakt radioruis
• Moeilijke aarding
• De installatiekosten zijn hoog

Toepassingen van gelijkstroom met hoge spanning

De toepassingen van de hoogspanningsgelijkstroomtransmissie zijn

• Waterovergangen
• Asynchrone onderlinge verbindingen
• Krachtoverdrachten over grote afstanden
• Ondergrondse kabels

In dit artikel worden de Hoogspanning DC-transmissie voordelen, nadelen, toepassingen en de vergelijking van HVDC- en HVAC-transmissiesystemen worden besproken. Hier is een vraag voor u, hoe kunt u de fouten in hoogspannings-DC-transmissie (HVDC) identificeren?

Veelgestelde vragen

1). Wat wordt als hoogspannings-gelijkstroom beschouwd?

De kabels of draden worden beschouwd als hoogspanning boven een bedrijfsspanning van 600 volt

2). Hoogspanningskabels AC of DC?

De hoogspanningsleidingen zijn wisselstroom (AC) omdat de weerstandsverliezen laag zijn in de kabels of draden

3). Waarom wordt gelijkspanning overgedragen bij hoogspanning?

Er zijn geen stabiliteitsproblemen en ook geen problemen met synchronisatie in DC. In vergelijking met AC-systemen zijn de DC-systemen efficiënter, waardoor de kosten van de geleiders, isolatoren en torens laag zijn

4). Wat is beter AC of DC?

In vergelijking met wisselstroom is de gelijkstroom beter omdat deze efficiënter is en lagere lijnverliezen heeft.

5). Wat wordt bedoeld met hoogspanning?

Als er meer energie wordt gebruikt uit dezelfde hoeveelheid stroom, dan is er sprake van een hoogspanning en is het bereik van hoogspanning van 30 tot 1000 VAC of 60 tot 1500 VDC. Enkele van de hoogspanningsproducten zijn stroomtransformatoren, schakelaars, enz