عنوان :

پایان نامه سیستمهای HVDC

تعداد صفحات :۸۵

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

مقاله حاضر شامل ۴ فصل می باشد که فصل اول: انواع سیستمهای HVDC : یک سیستم انتقال HVDC ، انرژی الکتریکی را از یک یا چند ایستگاه AC از طریق جریان مستقیم به ایستگاه‌های دیگر  AC منتقل می‌کند و نیز توان را توسط چند ترمینال به شکل جریان مستقیم بین سه یا چند ایستگاه AC منتقل می‌کند.

فصل دوم: انواع سیستم های کنترل HVDC:  رشد سریع در مصرف انرژی الکتریکی لزوم انتقال این انرژی را در ظرفیت های بالا از مراکز تولید به مصرف ضروری ساخته است ، اما در سالهای اخیر مسائل اقتصادی در تولید و انتقال انرژی با قیمت ارزان از یک طرف ومسائل محیط زیستی نظیر آلودگی بیش از حد در شهرهای بزرگ از طرف دیگر باعث شده است که نیروگاه ها اکثرا در فواصل دور از مرکز مصرف عمده و در محل منبع سوخت ارزان تاسیس شوند و خطوط انتقال با ظرفیت بالا و طول زیاد برای انتقال انرژی ایجاد شود .

کنترل در یک سیستم HVDC  شامل کنترلهای پایه به هنگام عملکرد عادی سیستم مانند ولتاژ و جریان و یا کنترل های خاص برای مقادیر ویژه ، وابسته به نوع کاربرد HVDC  در شبکه مورد نظر مانند کنترل توان راکتیو ، کنترل فرکانس و کنترل مدولاسیون توان می باشد .

فصل سوم:بررسی هارمونیک های تولیدی در HVDC و فیلترینگ آنها: در شبکه HVDC علی رغم مزیت های موجود دارای یکسری مشکلات نیز می باشد که مهمترین آنها ، مشکل هارمونیک ها زایی این نوع شبکه ها می باشد که این مساله هم در اثر عملکرد مبدلهای غیر خطی شبکه انتقال DC می باشد که در صورت عدم حذف آنها خصوصاً در طرف AC ، مشکلاتی نظیر تداخل در خطوط تلفن، تولید اضافه حرارت در خازنها و ژنراتور سنکرون و اختلال در عملکرد مدار فرمان مبدلها پیش خواهد آمد.

یکی از روشهای شبکه انتقال DC ، از طرف DC به عنوان یک منبع هارمونیک زایی ولتاژ و از طرف AC به عنوان یک منبع هارمونیک زایی جریان عمل می کند.

معمولاً یک n پالسه در طرف هارمنیک های ولتاژ از مرتبه h=Kn و هارمونیک های جریان از مرتبه ۱ h=kn⁺ در طرف AC تولید می کند (K یک عدد صحیح است)، بنابراین می توان نتیجه گرفت که با افزایش تعداد پالسها دامنه هارمونیکهای مرتبه پاینتر حذف خواهو شد و هارمونیکهای مرتبه بالاتر نیز دارای دامنه بسیار کوچک می باشند لذا یکی از راههای مناسب جهت کاهش هارمونیکی شبکه انتقال قدرت DC افزایش تعداد مبدل های مذکور می باشد. یکی دیگر از راههای کاهش هارمونیک های دامنه در شبکه HVDC استفاده از فیلترهای فعال و غیر در سمت AC و DC است.

با توجه به محدودیت هایی که دراستفاده از فیلترهای غیر فعال وجود دارد که مهمترین آنها به شرح زیر می باشد ، فیلترهای فعال مورد توجه قرار گرفتند .

الف ) فیلترینگ بطور کامل و رضایت بخش نمی باشد .

ب) فیلتر های غیر فعال در صورت تغییر مقادیر اجزای فیلتر ( مثلاً تغییر درجه حرارت ) یا تغییر فرکانس شبکه ، بایستی دوباره تنظیم شوند .

ج) هزینه اینگونه فیلترها بخش مهمی از هزینه ترمینال HVDC می باشد .

فصل چهارم :تنظیم فرکانس سمت AC یکسو کننده با استفاده از کنترلر با منطق فازی هماهنگ: توان استاتیک مبدل در طرح HVDC  پاسخی توانا برای کنترل سیگنال های خیلی سریع است و توانایی زیادی را در بهبود پایداری دینامیک و گذرا از سیستم AC/DC  دارد .

تعدادی از طرح های کنترلر HVCD  موجود،اخیرا با حلقه های اضافی برای فراهم کردن انواع شکل های ندولاسیون برای دستیابی به اهداف مختلف بکار می روند به عنوان مثال در طرح HVCD  بین شمال غربی و جنوب غربی مناطق ایالات متحده ، سیگنالهای مدولاسیون در پاسخ به سرعت تغییر توان در داخل AC  موازی برای تغذیه کنترلر مبدل بوجود آمده اند که میرایی فرکانس های پایین بین دو ناحیه را بهبود می بخشند .

چندین تکنیک کنترلی در مقالات برای استناج سیگنال های مدوله شده لازم در کنترل سیستم AC/DC  گزارش شده است .

تحت وضعیت آشفته شدید ، تغییرات بزرگ در جریان DC  بخاطر مدولاسیون ممکن است باعث تغییرات قابل توجهی در قدرت راکتیو جذب شده توسط مبدلها شود ، این نتیجه باعث نوسانات عمده ای در ولتاژ و کاهش بهبود مورد انتظار در مدولاسیون جریان DC  بخاطر تغییرات نسبی در قدرت DC  می شود.بنابراین روش های خاصی از کنترل ولتاژ در ترمینال مبدل در دستیابی درست در اهداف مدولاسیون جریان بکار می رود به علاوه بهبود عمده ای در اولین نوسان و پایداری سیگنال کوچک توسط مدولاسیون هماهنگ جریان DC  و روند تحریک ژنراتور می تواند درک شود.

طرح یک کنترل کننده با منطق فازی به یک مدل ریاضی دقیق نیاز ندارد. یک دانش کیفی درباره رفتار سیستم برای طراحی یک کنترلر با منطق فازی کافی است تا هدف کنترل شده مطلوبی بدست آید بعلاوه دانش کارشناسی درباره رفتار سیستم می تواند به آسانی کنترلر با منطق فازی را در بر بگیرد .

کنترل کننده با منطق فازی ، تنظیم فرکانس یکسو کننده سیستم سمتAC  را توسط مدولاسیون هماهنگ و مناسب جریانDC  و روند تحریک ژنراتور سیستم یکسو کننده سمت AC ، بهبود می بخشد . این کنترلر سیگنالهای مدوله شده زوایای آتش یکسو کننده را گرفته و سیگنال های مدوله شده سیستم روند تحریک ژنراتور را در پاسخ به انحراف سرعت ژانراتور سمت یکسو کننده و میزان تغییراتش بکار می برد .

اساس قانون فازی ، میزان هماهنگی را بسته به شدت آشفتگی نشان می دهد بعلاوه پارامترهای خروجی تابع به گونه ای مناسب انتخاب شده اند که توجه خاصی برای کاهش پیک نوسان می کند .

واژه های کلیدی: سیستمهای HVDC، هارمونیک زایی، فیلترهای فعال

 فهرست مطالب

فصل اول: انواع سیستمهای HVDC
مقدمه                   . ۹
معیارهایی از سیستم انتقال HVDC            ۱۲
انواع سیستمهای HVDC                ۱۴
سیستم تک قطبی               ۱۴
شبکه تک قطبی با بیش از یک هادی             . ۱۵
سیستم انتقال دو قطبی                . ۱۶
مزایا و معایب خطوط HVDC از نظر فنی          ۱۷
ارزیابی                  . ۱۹
فصل دوم: انواع سیستم های کنترل HVDC
مقدمه                . ۲۲
برخی از مزایای سیستم HVDC              . ۲۲
برخی از معایب سیستم HVDC            . ۲۳
اصول کنترل در مبدلها و سیستمهای HVDC         . ۲۳
کنترل در مبدل AC/DC                ۲۴
واحد فرمان آتش               ۲۵
کنترل در شبکه HVDC               . ۲۶
کنترل با جریان ثابت یا ولتاژ ثابت             ۲۸
مشخصه های ترکیبی در شبکه HVDC و تغییر جهت توان       . ۲۹
تعیین میزان قدرت انتقالی             . ۳۰
کنترل ویژه در سیستمهای HVDC            . ۳۰
کنترل فرکانس             ۳۱
کنترل از طریق مدولاسیون توان DC             . ۳۲
کنترل توان راکتیو               ۳۳
کنترل ضریب قدرت ثابت( CPF)          ۳۵
کنترل جریان راکتیو ثابت(CRO)         . ۳۶
یک کنترل غیر خطی قوی برای سیستمهای قدرت AC/DC موازی       . ۳۷
ارزیابی                  ۴۴
فصل سوم:
بررسی هارمونیک های تولیدی در HVDC و فیلترینگ آنها
مقدمه                  . ۴۸
حذف هارمونیک شبکه HVDC (فیلترینگ)          ۴۹
انواع فیلتر                ۴۹
موقعیت               . ۴۹
اتصال سری یا موازی              ۵۰
نحوه تنظیم                ۵۱
تأثیر امپدانس شبکه بروی فیلترینگ            . ۵۲
طراحی فیلترهای تنظیم شونده            . ۵۴
انحراف فرکانس                 . ۵۷
فیلترهای فعال در شبکه HVDC
مقدمه                  ۵۸
فیلتر غیر فعال در سمت DC             ۵۸
فیلتر فعال در سمت DC               ۵۹
خلاصه ای از عملکرد فیلتر غیر فعال در سمت AC         . ۶۱
خلاصهای از عملکرد فیلتر فعال در سمت AC        ۶۱
ارزیابی                   . ۶۳
فصل چهارم :
تنظیم فرکانس سمت AC یکسو کننده با استفاده از کنترلر با منطق فازی هماهنگ
مقدمه                   ۶۶
مدل سیستم                ۶۷
فازی سازی                 ۶۹
اساس قانون و استنتاج             . ۷۰
آشکار سازی               . ۷۳
تغییر جهت دادن کنترلر با منطق فازی             ۷۴
ارزیابی                ۷۷
فهرست منابع و مراجع              ۸۰

فهرست منابع و مراجع

۱٫م . ه رشید = الکترونیک صنعتی (مدارات و دستگاهها و کاربرد آن ) ترجمه قهرمان ,ب = صداقتی ,ع =چاپ اول = انتشارات نما مشهد ۱۳۷۵
۲٫ابوالقاسمی , ن = انتقال انرپی جریان مستقیم , چاپ اول , انتشارات شرکت برق منطقه ای اصفهان = ایران ,آذر ۱۳۷۰
۳٫کاظمی , الف = سیستمهای قدرت الکتریکی جلد دوم , چاپ اول , انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران = تیر ۱۳۷۰
۴٫ناگرات و کوتاری آی . جی – دی .پی – بررس سیستمهای مدرن انرژی الکتریکی . دکتر عابدی . م – چاپ اول انتشارذات جهاد دانشگاهی . دانشگاه صنعتی امیر کبیر ۱۳۶۸
۵٫گروس . چارلزا . بررسی سیستمهای قدرت . دکتر عابدی .م – چاپ اول انتشارات جهاد دانشگاهی. دانشگاه صنعتی امیر کبیر ۱۳۶۳
۶٫     H.J Zimmermann, Fuzzy Set Theory and its Applications 2nd ED.,Kiuwer, Dordrecht , 1991
۷٫     logic controller – part I and part II. IEEE Trans. Syst. Man Cybern . 20(1990), pp.404 – ۴۳۵
۸٫     stabilizer . IKE Proc. Gener . Transm . Distrib. 142 (1995),pp. 277 – ۲۸۱٫
۹٫     emtdc/pscad User’s Manual , Manitoba HVDC Research Centre , Canada , 1994
۱۰٫  S. M. Badran and M. A. Choudhry , Design of modulation controllers for AC/DC power systems . IEEE Trans Power Syst 8 4 (1993),pp. 1490 -1496

۱۱٫  Khalil H.Nonlinear systems , Perntice Hall,2^nd ed., 1996
۱۲٫  Qu Z. Robust control of nonlinerar uncertain systems, Wiley Interscince , 1998
۱۳٫  p.k.Dash,, A.C.Liew and A.Routray, High-performance controllers for HVDC transmission links . IEE Proc. Gener. Tranam .Distrib. 141 (1994),pp.422 -428

مقدمه

در نخستین سالها الکتریسته به شکل مستقیم (DC) مورد استفاده قرار میگرفت که نمونه بارز آن باطریهای الکترو شیمیایی بودند که در تلگراف کاربرد وسیعی داشت.

در اولین نیروگاه برق که در سال ۱۸۸۲ توسط ادیسون در شهر نیویورک احداث گردید از ماشین بخار و دیناموهای جریان مستقیم برای تولید برق استفاده شد و نیروی حاصله به همان فرم DC از طریق کابلهای زیرزمینی توزیع و مصرف شد. در سال ۱۸۸۰ تا ۱۸۹۰ با ساخت ترانسفورماتورها وژنراتورهای القایی شبکه‌های انتقال AC توسعه فراوانی پیدا کرد ، بطوریکه این نوع شبکه بر شبکه‌های DC مسلط شد. علی رغم این موضوع ، در این سالها مهندسان تلاش زیادی جهت مرتفع ساختن مشکلات شبکه‌های انتقال DC به انجام رساندند ، بطوریکه رنه تیوری۱ در سال ۱۸۸۹ با سری کردن ژنراتورهای DC توانست به ولتاژ بالایی جهت انتقال DC دست یابد و در انتهای خط هم تعدادی موتور DC را با هم سری کرده و هر یک از این موتورها را با بک ژنراتورDC یا AC با ولتاژ کم کوپل کرده بود.

از این نوع سیستم تا سال ۱۹۱۱ حدود ۲۰ پروژه در اروپا به اجرا درآمد که مهمترین آن در فرانسه بین موتیرز^۲ در کوههای آلپ فرانسه و شهر لیون با فاصله‌ای حدود km20 و سطح ولتاژ kv125 تا سال ۱۹۳۷ مورد بهره‌برداری قرار گرفت.

به هر حال با توجه به محدودیت ماشین‌های DC مشخص بود که توسعه بیشتر HVDC به مدلهایی با کیفیت بهتر از این نوع ماشین‌ها نیاز داشت، به همین دلیل عده‌ای به طرح دیگری از مبدلها پرداختند.

در سال ۱۹۳۲ مارکس در آلمان مبدلهایی با قوس هوا ابداع کرد که باسویچینگ قوس بین دو الکترود مشابه، جریان متناوب قابل تبدیل به جریان مستقیم می‌شدند ولی این نوع مبدل اشکالاتی از جمله عمر کم الکترودها،  افت ولتاژ نسبتاً زیاد (V500 روی قوس) و همچنین توان تلفاتی زیاد برای قوس و برای دمیدن هوای خاموش کننده قوس و خنک کنندگی حدود ۳% قدرت انتقالی داشت.

در سال ۱۹۳۰ برای اولین باردیوهای جیوه‌ای مجهز به الکترود کمکی ساخته شدند، این نوع دیودها قابلیت کار در حالت اینورتری را نیز داشتند به این ترتیب در سالهای بعد مبدلهای شبکه‌ انتقال DC به دیودهای مذکور مجهز شدند.

اولین خطوط HVDC با استفاده از این نوع مبدلها در طول جنگ جهانی دوم در کشور آلمان احداث شد، این خط به طول km115 و ولتاژ kv400 و ظرفیت انتقال قدرت Mw60 با کابل زیرزمینی مورد بهره‌برداری قرار گرفت.

همچنین در این سالها خطی بین مسکووکاشیراباطول km112 و ظرفیت Mw30 و ولتاژ kv100+ که عمدتاً با استفاده از کابل و بعضی از قستمها هوایی بوده است، ایجاد شد.

انتقال انرژی الکتریکی با استفاده از سیستم فشار قوی جریان مستقیم ( HVDC )به عنوان مکمل سیستم‌های فشار قوی متناوب (HVDC ) و حتی در مواردی جایگزین آن از دهه ششم قرن میلادی حاضر، مطرح بوده است. حدود Gw50 توان انتقال می‌دهند.

به عنوان نمونه میتوان از سیستم ایتایپو۱ در برزیل یاد کرد. این سیستم Gw 3/6 توان تحت ولتاژ kv600+ در فاصله‌ای به طول km800 انتقال می‌دهد.

با بررسی سیستم‌های  HVDC ساخته شده می‌بینیم که در بعضی از موارد انتقال انرژی با جریان مستقیم تنها راه چاره موجود است و مشکلات فنی اجازه نمی‌دهند از جریان متناوب برای این کار استفاده شود، به عنوان مثال انتقال توان با کابل از طریق دریا در فواصل طولانی یا ارتباط میان شبکه‌های با فرکانس متفاوت چاره‌ای جز استفاده از سیستم‌DC نیست. در برخی دیگر از سیستمهای HVDC که برتری اقتصادی انتقالDC درآن مورد نسبت به انتقال ACسبب انتخاب HVDC شده است.

مثلاً با توجه به اینکه انتقالDC را می‌توان با دو یا یک هادی ( به جای سه هادی درAC  ) انجام داد.

انتقال حجم زیادی از توان در فواصل طولانی( بیش از km800) بصورت DC نسبت به AC  با صرفه ‌تر است. در بعضی از موارد پارامترهای دیگری از قبیل بهبود پایداری، حفظ سطح اتصال کوتاه ، کنترل پذیری بیشتر هم مطرح می شوند که علی رغم داشتن هزینه برابر یابیشتر سیستم‌DC بر AC ترجیح داده می‌شود.

پیشرفت‌های روز افزون در ساخت ادوات نیمه‌هادی برای توان‌های بالاتر با قیمتهای ارزانتر راه استفاده ازانتقال جریان مستقیم را هموارتر کرده است.

معیارهایی از سیستم انتقال HVDC

سیستم HVDC بخاطر یک یا چند دلیل از دلایل زیر نسبت به سیستم AC در ولتاژهای بالا ارجحیت دارد:

۱ـ برای خطوط انتقال بلند با قدرت انتقالی بالا.

از نظر اقتصادی و بدون در نظر گرفتن تلفات کم در خطوط انتقال، از سیستم HVDC استفاده می‌شود. بهر حال HVDC به تجهیزات ایستگاه‌های تبدیل کننده اضافی احتیاج دارد.

در انتقال قدرتهای بالا در فواصل زیاد مجموع تلفات سیستم‌ DC کمتر از سیستم AC است بطور کل در شرایط یکسان ، تصمیم‌گیری بر اساس علم اقتصاد برای انتخاب یک طرح صورت می‌گیرد.

خطوط HVDC احتیاج به ایستگاه‌های میانی برای متعادل سازی ندارند ولی خطوط EHV-AC به این ایستگاه‌ها احتیاج دارند که در شرایط یکسان تلفات ایستگاهها در خطوط HVDC کمتر از خطوط EHV-AC میباشد.(شکل « ۱-۱»)

 ۲ـ برای متصل کردن دو سیستم (شبکه) AC که دارای سیستم کنترل بارـ فرکانس می‌باشند.

سیستم HVDC چند مزیت نسبت به سیستم AC دارد. سیستمهای HVDC برای سنکرون کردن دو سیستم AC  بکار می‌روند و خود این سیستمها احتیاج به سیستم‌های دیگری برای سنکرون شدن ندارند.

با HVDC ، قدرت انتقالی کنترل می‌شود و اغتشاشات در فرکانس وجود ندارد و حالات زود گذر در شبکه AC در هر دو طرف می‌تواند در حد مطلوب بهبود داد شود.

۳ـ برای ایستگاه‌های سنکرونیزاسیون پشت به پشت۱

در جایی که بخواهند دو سیستم AC  با فرکانس مختلف را بهم متصل کنند، می‌توان از ایستگاه مبدل HVDC استفاده نمود و با استفاده از سیستم ، میزان توان انتقالی و مبادله شده بین آنها را کنترل نمود.

۴ـ اتصال چند شبکه جریان متناوب فشار قوی

این امکان توسط سیستم HVDC جدید قابل اجرا است و بوسیله آن سه یا چند شبکه AC می‌توانند بصورت سنکرون به هم متصل شوند.

قدرت جاری شده در هر یک از سیستم‌های AC متصل، میتواند کنترل شود و همچنین قدرت‌های زیادی می‌تواند منتقل شود.

۵ـ برای کابلهای انتقال زیرزمینی و زیر دریایی

این کابلها برای فواصل متوسط و ولتاژهای بالا و انتقال قدرت در دریا و اقیانوس مورد استفاده می‌باشند.

خسارت ناشی از درجه حرارت حاصل شده بوسیله جریان های شارژ خازنی کابل، محدودیتی برای بارها می‌باشند. در هر ولتاژ مشخص محدودیتی برای طول کابل و همچنین محدودیتی برای انتقال توان توسط کابل می‌باشد و در این حالت کابل‌های HVDC ضروری می‌باشند.

انواع سیستم‌های HVDC

 

 

یک سیستم انتقال HVDC ، انرژی الکتریکی را از یک یا چند ایستگاه AC از طریق جریان مستقیم به ایستگاه‌های دیگر  AC منتقل می‌کند و نیز توان را توسط چند ترمینال به شکل جریان مستقیم بین سه یا چند ایستگاه AC منتقل می‌کند.

سیم تک قطبی^۱

 

این سیستم انتقال ، دارای یک قطب و زمین به عنوان مسیر برگشت جریان می‌باشد، به عبارت دیگر در این سیتم جریان و قدرت از طریق هادی های خطوط و زمین که مانند یک هادی می‌باشد انتقال پیدا می‌کند.

سیستم‌های تک قطبی HVDC برای قدرتهای نسبتاً کم مورد استفاده قرار می‌گیرند و عمدتاً توسط کابل انتقال می‌یابند.

در بعضی از طرح‌های سیستم‌های تک قطبی به سادگی به سیستم‌های دو قطبی تبدیل می‌شوند ( به وسیله اضافه کردن ایستگاه و قطب خطوط).

جریان جاری در سیستم انتقال تک قطبی اجرا شده شکل(۱-۲) بین ۲۰۰ تا ۸۰۰ آمپر است.

جریان زمین در مسیری که در این طرح‌ها پیش‌بینی شده جاری می‌شود، مسیر زمین کم هزینه و مقاومت کمتری دارد و در نتیجه هادی کمتری استفاده می‌شود که سهم زیادی در اقتصاد سیستم دارد.

سیستم تک قطبی ارزشی معادل نیمی از سیستم دو قطبی دارد و هم ارزش است با طرح EHV-DC برای کابلهای زیر دریایی طولانی تا طول km25 و قدرت بالایی تا

حدود Mw 250. برای چنین کابلهایی توسط سیستم AC عملی نیست ، زیرا جریان شارژ خازنی بالای AC حرارترا در کابلها افزایش داده و علاوه لذا تلفات زیاد به کابل نیز آسیب می‌رساند.

شبکه تک قطبی با بیش از یک هادی۱

 

در چنین سیستمی دو یا چند خط انتقال با پلاریته یکسان (منفی) وجود دارد و برگشت جریان از زمین و یا از دریا انجام می‌شود. در صورت بروز خطا در یکی از هادیها می‌توان با اتصال مبدل‌ها به هادی دیگر دارای ظرفیت اضافه‌بار می‌باشد بخشی از توان خط خارج شده را انتقال داد.

در این شبکه برای کاهش تلفات کرونا از وجود دو و یا چند هادی استفاده شده است . محدودیت کاربرد این نوع لینک DC مانند تک قطبی همان عبور جریان از زمین می‌باشد که در این جریان در مناطق شهری باعث خوردگی الکترونیکی لوله‌ها و سازه‌های فلزی و همچنین در دریا باعث انحراف قطب‌نمای مغناطیسی شناورهای دریایی خواهد شد.

سیستم‌ انتقال دو قطبی HVDC 1

در این خطوط انتقال HVDC ایستگاه‌ها دو قطبی می‌باشند یکی مثبت و دیگری منفی. نقاط وسطی مبدل‌ها در هر ایستگاه زمین شده است و قدرت انتقال آن دو برابر تک قطبی است.

این سیستم برای انتقال قدرتهای بالا و مسافت زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. یک برج خط HVDC دو قطبی دو هادی دارد یکی پلاریته مثبت که از طریق بدنه برج زمین می‌شود و دیگری منفی که ولتاژ بین دو قطب دو برابر ولتاژ بین قطب وزمین است.

یک سیستم دو قطبی نرمال از دو تک قطب مجزا با یک زمین ساخته می‌شود لذا این دو قطب می‌توانند بطور مجزا و مستقل راه‌اندازی شوند.

در راه‌اندازی نرمال با جریانهای مساوی جریان زمین صفر می‌باشد ولی با بروز اشکال در یکی از قطبها ، قطب دیگر می تواند نیمی از قدرت دو قطبی را انتقال دهد و لذا با بروز اشکال در یک سیستم دو قطبی ، آن سیستم می‌تواند بطور اتوماتیک به یک سیستم تک قطبی تبدیل شود.

مزایا و معایب خطوط HVDC از نظر فنی

 

بطور خلاصه می توان مزایای فنی خطوط HVDC نسبت به خطوط HVAC و EHV-AC را به ترتیب زیر بیان کرد.

۱ـ عدم انتقال توان راکتیو

۲ـ عدم محدودیت روی طول خط بخاطر پایداری

۳ـ هر سیستم می‌تواند به طور مستقل عمل نماید در حالیکه در AC  توان عملکرد دو فاز و تکفاز موجود نیست.

۴ـ تلفات اهمی کمتر ( به خاطر نبودن اثر پوستی)

۵ـ ظرفیت بیشتر هادیها ( به خاطر ضریب توان یک)

۶ـ کرونا و تداخل امواج رادیویی کمتر

۷ـ سطح اتصال کوتاه کمتر در طرف DC و زیاد نکردن اتصال کوتاه در شبکه AC

۸ـ کنترل سریع فلوی انرژی به خاطر وجود یکسو کننده‌ها

۹ـ سطح ولتاژ کلیدزنی کمتر

از نظر فنی معایب شبکه‌های DC نسبت به AC عبارتند از:

۱ـ عدم وجود کلیدهای سریع HVDC که پیدایش شبکه‌های به هم پیوسته  DC را ناممکن یا مشکل می‌کند.

۲ـ ایجاد هارومونیک زیاد توسط یکسو کننده‌ها که استفاده از فیلترها را در محل یکسو کننده‌ها ضروری می‌کند.

۳ـ توان راکتیو مصرفی توسط یکسو کننده‌ها که وجود خازنهای موازی را در محل یکسو کننده‌ها ضروری می‌کند.

ارزیابی

 

در جریان مستقیم تولید انرژی و تبدیل ولتاژ خصوصاً در مقادبر بزرگ بسیار مشکل بوده و نسبت به جریان متناوب گرانتر می باشد. با این وجود سیستم‌های DC برخی از مسائل و مشکلات سیستم‌های AC مانند سنکرونیزاسیون و پایداری را ندارند. ضمناً در انتقال انرژی بصورت EHV-AC و انتقال انرژی با کابل‌های عایقدار و برخی موارد دیگر، استفاده از سیستم DC ارزانتر می‌باشد.

در خطوط انتقال انرژی بصورت DC هزینه هادی، هزینه ایزولاسیون و هزینه پایه و پی در شرایط یکسان نسبت به خطوط ACاساس سیستم‌های قدرت را تشکیل می‌دهند بنابراین تنها در شرایطی که طول خط انتقال بسیار بلند باشد از سیستم‌DC استفاده می‌شود.

در انتها نیز مقایسه‌ای بین HVDC و HVAC انجام می‌دهیم:

۱ـ هزینه ساخت ایتسگاه‌های یکسو‌سازی در سیستم HVDC از هزینه ساخت پستها در HVAC خیلی بیشتر است.

۲ـ خطوط انتقال هوایی (دکلها، مقره‌ها و… ) در HVDC از خطوط انتقال هوایی در HVAC ارزانتر می‌باشد.

۳ـ کابل‌های HVDC از کابل های HVAC خیلی ارزانتر هستند و لذا برای فواصل زیاد مقرون به صرفه بوده و انتقال انرژی بوسیله HVDC ارزانتر از HVAC است.

توسط سیستم HVDC می‌توان صرفه‌جویی زیادی نمود.

مقدمه

رشد سریع در مصرف انرژی الکتریکی لزوم انتقال این انرژی را در ظرفیت های بالا از مراکز تولید به مصرف ضروری ساخته است ، اما در سالهای اخیر مسائل اقتصادی در تولید و انتقال انرژی با قیمت ارزان از یک طرف ومسائل محیط زیستی نظیر آلودگی بیش از حد در شهرهای بزرگ از طرف دیگر باعث شده است که نیروگاه ها اکثرا در فواصل دور از مرکز مصرف عمده و در محل منبع سوخت ارزان تاسیس شوند و خطوط انتقال با ظرفیت بالا و طول زیاد برای انتقال انرژی ایجاد شود .

برخی از مزایا HVDC

---