מהי העברת זרם ישר מתח גבוה: יתרונות וחסרונות

אונו לאם הוא אבי העברת הכוח הנוכחי (HVDC). הוא מהנדס חשמל שוודי יליד 22 במאי 1904 בשוודיה ומת ב -1 ביוני 1989 בקליפורניה. הוא סיים את תואר שני ב'שטוקהולם במכון המלכותי לטכנולוגיה 'בשנת 1927. חלק מהחברות המספקות מתח גבוה זרם ישר מוצרי (HVDC) הם GE Grid Solutions, ABB (ASEA Brown Boveri) Limited, סימנס AG, חברת החשמל הכללית וכו '. השידורים הם מסוגים שונים כגון הילוכים תקורה, שידור תת קרקעי , העברת כוח בתפזורת וכו '. ה- HVDC הוא סוג אחד של העברת כוח המשמש להעברת כוח למרחקים ארוכים. מאמר זה דן בסקירה כללית של HVDC.

מהי העברת זרם ישר מתח גבוה?

הזרם הישיר המתח הגבוה (HVDC) העברת כוח משמש להעברת כוח עצום למרחקים ארוכים בדרך כלל מאות קילומטרים. כאשר החשמל או כּוֹחַ מועבר למרחק רב, המתחים הגבוהים משמשים בחלוקת הכוח להפחתת ההפסדים האוהמיים. הסבר קצר על העברת זרם ישר במתח גבוה מוסבר להלן.

תצורות מערכת HVDC

ישנן חמש מערכות תצורה של HVDC, כלומר תצורת HVDC חד-קוטבית, דו-קוטבית, גב-גב, רב-טרמינלית וטריפולרית. ההסבר על תצורות מערכת HVDC אלה מוסבר בקצרה להלן.

תצורת מערכת HVDC חד-קוטבית

תצורת מערכת ה- HVDC החד-קוטבית מכילה קווי העברת DC ושתי תחנות ממיר. הוא משתמש רק במוליך אחד ונתיב ההחזרה מסופק על ידי הקרקע או המים. דמות תצורת ה- HVDC החד-קוטבית מוצגת להלן.

תצורות חד-קוטביות-מתח-זרם ישר

תצורת מערכת דו-קוטבית של HVDC

התצורה הדו-קוטבית של מערכת ההולכה HVDC מייצגת חיבור מקביל של שתי מערכות ההולכה החד-קוטביות של HVDC. הוא משתמש בשני מוליכים אחד חיובי ואחד שלילי. לכל מסוף במונופולרי יש מתח מדורג שווה של שני ממירים המחוברים בצד DC בסדרה והצומת בין הממירים מקורקע. בשני הקטבים הזרם שווה ואין זרם קרקעי. איור תצורת ה- HVDC הדו קוטבי מוצג להלן.

תצורה דו-קוטבית-HVDC

תצורת מערכת HVDC גב אל גב

תצורת מערכת ה- HVDC גב אל גב מורכבת משתי תחנות ממיר באותו מיקום. בתצורה זו, גם המיישר וגם המהפך מחוברים בלולאת ה- DC באותו מקום ואין שידור DC בתצורת מערכת העברת זרם ישר מתח גבוה-אל-גב. דמות תצורת מערכת ה- HVDC גב אל גב מוצגת להלן.

תצורת גב אל גב HVDC

תצורת מערכת HVDC רב-סופית

תצורת מערכת ה- HVDC הרב-סופית כוללת קו העברה ויותר משני ממירים המחוברים במקביל או ברצף. בתצורת HVDC רב-סופית זו, הכוח משדר בין שתי תחנות מתח או יותר והמרת התדרים אפשרית בתצורה זו. איור תצורת מערכת ה- HVDC הרב-טרמינלי מוצג להלן.

תצורת רב-טווח-HVDC

תצורת מערכת HVDC טריפולרית

תצורת מערכת ה- HVDC המשולשת המשמשת להעברת חשמל באמצעות ממיר מודולרי רב-ממדי (MMC). איור תצורת ה- HVDC המשולש מוצג להלן.

תצורת VSC-HVDC- טריפולרית

ה מיישר ו ממיר מתח מורכבים מממירי MMC תלת-פאזיים של זרועי גשר ושני שסתומי ממיר בצד DC בתוך מבנה התצורה הזו. תצורה זו אמינה ביותר וזהו היתרון העיקרי של טריפולאר.

שידור HVDC

ה- HVDC הוא חיבור הדדי של העברת זרם חילופין וזרם DC. היא מעסיקה נקודות חיוביות של שידורי AC וגם DC. המינוחים הבסיסיים המשמשים בהעברות זרם ישיר במתח גבוה הם מקור ייצור זרם חילופין, שנאי עולה, תחנת מיישר, תחנת מהפך, שנאי מדרגות ועומס זרם חילופין. העברת זרם ישר המתח הגבוה מוצגת באיור שלהלן.

העברת מתח גבוה-זרם ישר

AC יצירת מקור שנאי שלב

במקור לייצור זרם חילופין הכוח מסופק בצורה של זרם חילופין. כעת במקור המייצר זרם חילופין, ההספק מוגבר או שמתח ההספק מגביר את השנאי. בשנאי העלייה, מתח הכניסה נמוך ומתחי המוצא גבוהים.

מיישר תחנה

בשידור תחנת המיישר קיימת יחידת חיבור בין HVDC. במיישר, יש לנו ספק כוח AC כקלט ואת ספק הכוח DC כמוצא. מיישרים אלה מקורקעים ופלט המיישר משמש בקווי תמסורת תקורה של HVDC לשידור למרחקים ארוכים של תפוקת DC גבוהה זו ופלט DC גבוה זה ממיישר מועבר דרך קו DC ומסופק לממירים.

ממירים ורובוטריקים מדורגים

מהפך ממיר את ספק הכניסה של כניסת DC ליציאה ויציאות AC אלה מסופקות לשנאי הצעד. בשנאי המדרגה מתח הכניסה גבוה ומתחי המוצא יורדים בערכים מספקים. השנאים הנורדים של DC משמשים מכיוון שבקצוות הצרכן, אם מסופקים או מסופקים מתח גבוה, אז המכשירים של הצרכנים עשויים להזיק. אז עלינו להוריד את רמות המתח על ידי שימוש בשנאים מדורגים. כעת ניתן לספק מתח זרם זרם זה לעומסי זרם החשמל. כל מערכת ה- DC במתח גבוה זו יעילה מאוד, חסכונית ויכולה לספק כוח בתפזורת למרחק רב מאוד.

השוואה בין מערכות העברת HVDC ו- HVAC

ההבדל בין מערכות העברת HVDC למערכת HVAC מוצג בטבלה שלהלן:

יתרונות וחסרונות של זרם ישר מתח גבוה

היתרונות של העברת זרם ישר במתח גבוה הם

• טעינה שוטפת נעדרת
• ללא קרבה וללא אפקט עור
• אין בעיית יציבות
• בשל הפסדים דיאלקטריים מופחתים, יכולת הנשיאה הנוכחית של כבל HVDC גדולה
• בהשוואה לשידור AC הפרעות הרדיו ואובדן הכוח של קורונה הם פחותים
• נדרשים התקני בידוד פחות
• בהשוואה ל- AC עליות המיתוג נמוכות יותר ב- DC
• אין אפקטים של Ferranti
• ויסות מתח

החסרונות של העברת זרם ישר במתח גבוה הם

• יָקָר
• מורכב
• תקלות חשמל
• גורם לרעש רדיו
• הארקה קשה
• עלות ההתקנה גבוהה

יישומים של זרם ישר מתח גבוה

היישומים של העברת זרם ישר מתח גבוה הם

• מעברי מים
• קשרי גומלין אסינכרוניים
• העברות כוח בתפזורת למרחקים ארוכים
• כבלים תת קרקעיים

במאמר זה, שידור DC מתח גבוה נדון ביתרונות, חסרונות, יישומים והשוואה בין מערכות העברת HVDC ו- HVAC. הנה שאלה עבורך, כיצד לזהות את התקלות בהעברת מתח גבוה (HVDC)?

שאלות נפוצות

1). מה נחשב לזרם מתח גבוה?

הכבלים או החוטים נחשבים למתח גבוה על פני מתח הפעלה של 600 וולט

2). קווי מתח גבוה מתח AC או DC?

קווי המתח הגבוהים הם זרם חילופין (AC) מכיוון שאבדי ההתנגדות נמוכים בכבלים או בחוטים

3). מדוע מתח DC מועבר במתח גבוה?

אין בעיות יציבות וגם אין קשיים בסנכרון ב- DC. בהשוואה למערכות AC מערכות ה- DC יעילות יותר ולכן עלות המוליכים, המבודדים והמגדלים נמוכים

4). מה עדיף AC או DC?

בהשוואה לזרם חילופין הזרם הישיר טוב יותר מכיוון שהוא יעיל יותר ובעל הפסדי קו נמוכים יותר.

5). מה הכוונה במתח גבוה?

כאשר משתמשים באנרגיה רבה יותר מאותה כמות זרם, נאמר כי מדובר במתח גבוה וטווח המתח הגבוה הוא בין 30 ל -1000 וולט או 60 עד 1500 וולט. חלק ממוצרי המתח הגבוה הם שנאי חשמל, מתגים וכו '