Ποια είναι τα κύρια συστατικά του HVDC;

Ένα σύστημα άμεσης ρεύματος υψηλής τάσης (HVDC) περιλαμβάνει διάφορα βασικά εξαρτήματα που συνεργάζονται για τη μετατροπή, τη μετάδοση και την ανακατασκευή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτά μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ευρέως ως:

1. Σταθμοί μετατροπής (και στα δύο άκρα της γραμμής): Αυτά είναι τα πιο κρίσιμα συστατικά, υπεύθυνα για τη μετατροπή AC/DC. Κάθε σταθμός περιέχει:

* Μετασχηματιστές μετατροπέα: Βγείτε προς τα πάνω ή παραιτήστε την τάση εναλλασσόμενου ρεύματος σε ένα επίπεδο κατάλληλο για τις βαλβίδες μετατροπέα.

* Βαλβίδες μετατροπής: Αυτή είναι η καρδιά του σταθμού μετατροπέα. Τα σύγχρονα συστήματα HVDC χρησιμοποιούν κυρίως μετατροπείς τάσης-πηγής (VSC) με βάση τα διπολικά τρανζίστορ πύλης (IGBTs) ή παρόμοιες συσκευές ημιαγωγών ισχύος. Τα παλαιότερα συστήματα μπορούν να χρησιμοποιούν μετατροπείς μετατροπέων γραμμής που βασίζονται σε θυρίστορ (LCC). Αυτές οι βαλβίδες αλλάζουν το AC σε DC (ανορθωτής) και DC σε AC (μετατροπέας).

* Σύστημα ελέγχου: Ένα εξελιγμένο σύστημα ελέγχου διαχειρίζεται την τάση, το ρεύμα και τη ροή ισχύος ολόκληρου του συστήματος HVDC, εξασφαλίζοντας σταθερή λειτουργία και προστασία του εξοπλισμού. Αυτό περιλαμβάνει ρελέ προστασίας, αλγόριθμους ελέγχου και συστήματα επικοινωνίας.

* Φίλτρα: Αυτά είναι απαραίτητα για την άμβλυνση των αρμονικών που παράγονται από τους μετατροπείς. Αποτρέπουν αυτές τις αρμονικές από τη ρύπανση του συστήματος AC.

* αντισταθμιστική αντιστάθμιση ισχύος: Τα συστήματα HVDC συχνά απαιτούν αντισταθμιστική αντιστάθμιση ισχύος για να εξασφαλιστεί σταθερή τάση και ροή ισχύος. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει τράπεζες πυκνωτών ή άλλες αντιδραστικές πηγές ενέργειας.

* Αντιδραστήρες εξομάλυνσης: Αυτοί οι μεγάλοι επαγωγείς εξομαλύνουν τους παλμούς ρεύματος DC που παράγονται από τις βαλβίδες μετατροπέα, μειώνοντας κυματισμό στον σύνδεσμο DC. (Πιο εμφανές στα συστήματα LCC)

2. Γραμμή μετάδοσης DC: Αυτή είναι η ίδια η γραμμή μετάδοσης άμεσης ρεύματος υψηλής τάσης. Συνήθως αποτελείται από:

* Αρχηγοί εναέριας κυκλοφορίας: Συχνά χρησιμοποιώντας συσσωματωμένους αγωγούς για να μειώσουν τις απώλειες κορώνας.

* μονωτήρες: Να υποστηρίξει τους αγωγούς και να παρέχει ηλεκτρική μόνωση.

* Σύστημα γείωσης: Για την προστασία από τις αστραπές και την εξασφάλιση της ασφάλειας του συστήματος.

3. (Προαιρετικά) υπόγεια/υποβρύχια καλώδια: Για ορισμένες εφαρμογές, η μετάδοση HVDC μπορεί να χρησιμοποιήσει υπόγεια ή υποβρύχια καλώδια αντί για γενικές γραμμές. Αυτά έχουν διαφορετικές εκτιμήσεις σχεδιασμού από τις εναέριες γραμμές.

Συνοπτικά: Ενώ οι λεπτομέρειες μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο του συστήματος HVDC (LCC έναντι VSC, εναέρια έναντι του υπόγειου χώρου), τα βασικά στοιχεία περιλαμβάνουν πάντα σταθμούς μετατροπέα και στα δύο άκρα για μετατροπή AC/DC, τη γραμμή μετάδοσης για τη μεταφορά ισχύος DC και ένα ισχυρό σύστημα ελέγχου για να εξασφαλιστεί σταθερή και αξιόπιστη λειτουργία. Η χρήση των προηγμένων ηλεκτρονικών ηλεκτρικών και των εξελιγμένων στρατηγικών ελέγχου είναι ένα καθοριστικό χαρακτηριστικό των σύγχρονων συστημάτων HVDC.