Korkeajännitteinen tasavirta

Historia

HVDC demonstroitiin ensimmäisen kerran vuonna 1882 Saksassa. Tekniikkaa kehitettiin edelleen 1930-luvulla Ruotsissa ja natsi-Saksassa. Varhaisia kaupallisia sovelluksia oli Neuvostoliitossa ja Ruotsissa vuonna 1951.

 

Tekniset tiedot

Muunnin

HVDC-järjestelmän muunnin muuntaa vaihtosähkön tasasähköksi tai päinvastoin. Muunnettaessa vaihtovirtaa tasavirraksi se toimii tasasuuntaajana. Se toimii invertterinä, kun tasavirta muunnetaan vaihtovirraksi.

HVDC-muuntimien tyypit:

• Verkkokommutoidut muuntimet (LCC)
• Jännitelähdemuuntimet (VSC)

Muuntimen muuntaja

Muuntamolla muuntamolla varmistetaan, että muuntamo on eristetty HVDC-järjestelmään liitetystä vaihtovirtaverkosta. Se antaa myös oikean jännitetason, joka muunnetaan tasajännitteeksi.

Harmoninen suodatin

Koska elektroniikkalaitteissa syntyy aina harmonisia yliaaltoja, muuntimen vaihtovirtaliittimessä käytetään harmonisten yliaaltojen suodattimia. Tasajännitesuodattimia voidaan käyttää myös tasajännitelinjassa AC/DC-muuntimen jälkeen.

Elektrodi

Elektrodi tarjoaa maadoituspalautusreitin linjavirralle monopolaarisessa kokoonpanossa ja epätasapainoiselle virralle kaksinapaisessa kokoonpanossa.

 
HVDC-muuntajan muuntaja  


HVDC-muunnin  

Määritykset

Monopoli

HVDC-monopolikonfiguraatiossa yksi tasasuuntaajan liittimistä on kytketty maadoitukseen. Toinen liitin on kytketty siirtojohtoon. Maadoitettu pääte voidaan yhdistää toisen johtimen avulla vastaavaan liitäntään vaihtosuuntausasemalla.

Kaksisuuntainen

Bipolaarisessa HVDC-konfiguraatiossa käytetään paria johtimia, joissa kummassakin on korkea potentiaali suhteessa maahan vastakkaisella napaisuudella. Tasavirta kulkee positiivisen navan kautta ja palaa negatiivisen navan kautta. Positiivisen ja negatiivisen navan välinen liitäntäpiste maadoitetaan maahan.

Tässä kokoonpanossa maadoitus- tai nollavirtaa ei käytännössä kulje. Kun yksi napa katkeaa, puolet sen siirtokyvystä on edelleen käytettävissä.

Back-to-Back

Back-to-back HVDC-asema on HVDC-asema, jossa molemmat muuntimet sijaitsevat samalla rakennusalueella, jossa tasajännitelinjan pituus pyritään pitämään mahdollisimman lyhyenä.

 
HVDC-bipolaarinen kokoonpano  


HVDC-monopolin kokoonpano  

Edut ja haitat

Edut

• HVDC on HVAC:tä edullisempi tapa siirtää suuria määriä sähköä pitkien etäisyyksien päähän.
• HVDC-linjat tarvitsevat vähemmän johtimia kuin HVAC-linjat.
• HVDC-linjoissa käytetään ohuempia johtimia samaan HVAC-linjoissa siirrettävään tehomäärään, koska HVDC-linjoissa ei ole ihovaikutuksia.
• HVDC-järjestelmät voivat siirtää tehoa eri vaihtovirtataajuusjärjestelmien välillä.
• Maanalaisilla tai merenalaisilla HVDC-linjoilla ei ole HVAC:n kaltaista linjakapasitanssia, joten niissä ei tarvita kuormituskäämejä.

Haitat

• HVDC-järjestelmien käytettävyys on heikompi kuin HVAC-järjestelmien.
• HVDC:n edellyttämät muuntimet ovat kalliita ja niiden ylikuormituskapasiteetti on rajallinen.
• Lyhyemmillä siirtojohtoetäisyyksillä HVDC-muuntamoiden häviöt ovat suuremmat kuin vastaavien etäisyyksien HVAC-järjestelmissä.
• HVDC-katkaisijoita on vaikeampi rakentaa kuin HVAC-katkaisijoita.
• HVDC-järjestelmän toiminta vaatii enemmän varaosia kuin HVAC-järjestelmät.
• HVDC-tekniikka muuttuu nopeammin ja on vähemmän standardoitua kuin HVAC-tekniikka.

 

HVDC-laitokset

•  Australia: Manner-Australia-Tasmania
•  Kanada: Kanada: Uusi Englanti-Quebec
•  Kiina: Shanghai-Xiangjiaba
•  Venäjä: Moskova-Kashira
•  Ruotsi: Manner-Ruotsi-Gotlanti