Erősáramú- AC és DC

1919-ben mérnök Mihail Dolivo-Dobrovolszkij írt egy tanulmányt, „A határok alkalmazhatóságának a háromfázisú váltakozó áram villamos energia szállítására a távolból.” Rövid nyomozás után, azt bizonyította, hogy az átviteli nagy teljesítmény és nagyon nagy távolság visszafordítja átmenet AC DC. [30]

Úgy tartják, hogy elment a nap, amikor ez volt a kérdés, hogy hogyan lehet a világ villamosenergia-hálózatok - hálózatok egyenáram vagy váltakozó áram (az úgynevezett „háborús áramok vagy feszültségek”, ami történt, az viszont 19-20 század). Jelenleg a legtöbb hálózat - a hálózat váltakozó feszültség frekvenciája 50/60 Hz. Azonban a legújabb fejlemények az energiaszektorban azt mutatja, hogy a régi vita, mehet vissza.

Jelenleg vannak olyan folyamatok, amelyek kiszorítani AC monopólium

1) a magas feszültségű egyenáramú rendszerek (LUT / HVDC rendszerek) az átviteli rendszerek folytatódik a következő előnyökkel jár: [1]

• Nincsenek veszteségek miatt a sugárzás, így sugároz az elektromágneses hullámok csak karmester váltakozó árammal.
• A hálózat nem reakcióképes (parazita) teljesítmény, és ezért leküzdésére kerül, azaz a nincs teljesítmény tényező, és annak szükségességét, hogy javítsa meg.
• Megtakarítás anyagok távvezeték oszlopok, vezetékek.

A fő előnye HVDC - az a képesség, hogy át több energia nagy távolságokra alacsonyabb beruházási költségek és kisebb veszteséget, mint épületgépészeti vezetékek [1]. Attól függően, hogy a feszültségszint és szerkezeti jellemzői a veszteség körülbelül 3% 1km [1]. HVDC hatékonyabb felhasználása, az energiaforrások távol terhelés központok.

Főbb példák, ahol a használata HVDC hatékonyabb, mint a HVAC:

• Víz alatti kábelek (például 250 km Baltic kábel között Svédországban és Németországban [1], 600 km-es NorNed kábel között Norvégia és Hollandia, 290 km Basslink keresztszalag között az ausztrál kontinens és Tasmánia [1]). A tenger alatti kábelek váltakozó áramú hatástalan miatt légörvény veszteségek sós vízben.
• Haul erőteljes távvezeték, mint a „végpont - végpont” nélkül közbenső ágak, például a távoli (üres) területeken.
• A kapacitás növelése a meglévő elektromos hálózat olyan helyzetekben, ahol további vezetékeket telepíteni nehéz vagy költséges.
• Átviteli teljesítmény és a stabilizáció közötti szinkronizált váltakozó feszültség elosztó rendszerek (erőátviteli és stabilizáció közötti aszinkron AC elosztó rendszerek).
• Csatlakozó távoli áramfejlesztő a fő hálózat, például: Nelson River DC átviteli rendszer.
• AC stabilizációs uralkodó hálózat annak a ténynek köszönhető, hogy a HVDC nem járulnak hozzá a rövidzárlati áram a rendszer (stabilizáló túlnyomórészt hálózati-grid, anélkül, hogy növelné a leendő rövidzárlati áram).
• Ár vágott elektromos vezetékek. HVDC kevesebbszer vezetékek, mivel nincs szükség, hogy támogassa többfázisú rendszerekben. Továbbá, mivel hiányzik a bőr hatás lehet használni több vékony kivitelben.
• Elősegítsék a (csere) között az energia országok (régiók, hálózatok), amelyek különböző frekvenciákon ipari hálózat.
• Szinkronizálása AC feszültségű hálózatok, a megújuló energiaforrások [1].

A előnyeit és hátrányait a különböző HVDC forrás [2]:

A. előnyei HVDC

• A legtöbb adási teljesítménye az egyik vezeték keresztmetszetét (nincs sugárzás, nem bőr hatása és mtsai.).
• Egy egyszerűbb kialakítás vonal (nem reaktív kompenzátor és mtsai.).
• visszatérés útján telek (OLVZ) lehet használni. Azt jelenti, hogy kevesebb veszteséget és Foucault áramlatok al. Néven épületgépészeti vezetékek is használják OLVZ / SWER.
• Abban az esetben, minden egyes vezeték OLVZ működhet, mint egy független áramkör.
• Nem töltőáram, azaz AC érkező on-line feltöltés kondenzátorok (No töltőáramot. További áram kell a kábel feltölteni a kábel kapacitása). Ez különösen fontos a felszín alatti / víz alatti kábeleken. Ezért a víz alatti HVDC távvezeték óta használják több évtizede.
• Nincs hatás kiváltására.
• A kábelek a szükségesnél magasabb feszültség-gradiens (mivel nincsenek örvényáramok).
• A teljesítménytényező mindig megegyezik egy sort: meddőteljesítmény nincs jelen, a vonal nem igényel reaktív kompenzáció.
• Kevesebb koronakisülés és interferenciát, különösen rossz időjárás, a karmester azonos átmérőjű, mint az RMS feszültség HVAC.
• Szinkron működés nem szükséges.
• Következésképpen a sortávolság nem korlátozza a követelményeknek stabilitását.
• Lehet csatlakozni a váltakozó feszültség rendszerek különböző frekvenciákon.
• Alacsony hibaáram a sorban állandó árammal (Low zárlati áram egyenáramú vonal).
• Nem járul hozzá a rövidzárási áram váltakozó áramú (nem járul hozzá a zárlati áram egy a, c-rendszer).
• Teljesítmény ellenőrzési folyamatok könnyen kivitelezhető / ellenőrzött (Tie-line erő könnyen irányítható).

B. hátrányai HVDC

• Átalakító úton.
• Átalakító felület HVAC szembesülnek azzal a problémával meddőteljesítmény.
• Átalakító generálnak harmonikus szűrőkre van szükség.
• MultiTerminal (a hálózat több felhasználó) nem könnyű építeni rendszer (MultiTerminal vagy a hálózat működése nem könnyű) [2].

A nagy távolságok technikailag elérhetetlen HVAC tételek nélkül közbenső állomások Meddő teljesítmény kompenzáció. És középfrekvenciás reaktív komponensek stabilitási problémákat okoznak AC vonal. Másrészt HVDC távvezeték nincs stabilitási problémája hiánya miatt frekvencia, így nincs határa a vonal hosszát. Egységár hossza HVDC vonal alacsonyabb, mint a HVAC azonos teljesítmény és a megbízhatóság. Azonban az ár végberendezések (end-állomás berendezés) HVDC vonal jelentősen magasabb, mint a HVAC. A legnagyobb költség előnye HVDC vonal elért távolságokat át 500-800 km. HVDC vonalak kevesebb hatással az ember és a természet egészét, ez teszi HVDC több „barátságos” a környezetet. [2]

Előnyök HVDC [9]:

DC nagyfeszültségű és extra magas DC rendszer - a fejlett technológia, tökéletesen alkalmas az integráció különböző energiaforrások, mint a nap- és szélenergia, a helyi hálózaton. Ez különösen fontos a nagyméretű tengeri szélerőmű projektek, illetve a nagyszabású SES. HVDC már számos előnnyel rendelkezik a hagyományos HVAC átviteli vonal. Az egyik legnagyobb előnye HVDC - egy kis veszteség energia átadása, szemben a nagy veszteségeket a HVAC sorokat.

A legfőbb gyakorlati szabály a következő: minden 1000 km egyenáramú vonal veszteség kevesebb, mint 3% (például vonal 5000 MW, 800 kV). Általában a veszteség egyenáramú vonalakon 30-40% -kal alacsonyabb, mint a veszteség AC vonalak az azonos feszültségszint. Ezért, a nagy távvezeték hossza DC (LUT) jelentik az egyetlen elfogadható megoldás, mind műszaki, mind gazdasági szempontból. Megerősítés kivehető prezentált kísérleti adatok az alábbiakban, és a kapott HVAC és HVDC átviteli rendszer a Nelson River Bipole [1, 2]. Összehasonlítása alapján a grafikonok költségek az építési távvezetékek és a standard LUT, akkor látható, hogy az indítást távolságból 450 mérföld LPT jövedelmezőbb, és további növekedése a távolság profit növekszik.

Előnyök HVDC [12]:

A különlegessége a rendszer ABB HVDC Light - stabilizálja a hálózati feszültségű vezetékek, valamint a lehetőségét, hogy kommunikáljon a távoli forrásból izolált generálni, ahol az építkezés az új felsővezetékek EHV túl drága. Fontos, hogy a szélerőművek, azok távol, és a szél sebessége különbség eredményezhet jelentős feszültségingadozás.

Csak HVDC rendszer kedvező földalatti tenger alatti kábelek. Íme néhány példa a befejezett projektek:

• Leghosszabb földkábel (70 km Gotland HVDC Light) szélenergia (Svédország).
• A hosszú földalatti kábel (59 Terranora rendszerösszekötő km és 180 km Murray kapcsolat) a két hálózat között (Ausztrália) [12], és mások.

Megjegyzés: HVDC sok funkciók is tovább kell tanulmányozni, és gyakran nem tudható, hogy csak az előnyök vagy hátrányok csak például koronakisülés nemcsak veszteséget okozhat és rádiós zaj, hanem ózont termel.

Így HVDC előnye tenger alatti és föld alatti alkalmazások hiánya miatt a légörvény, és előnyeit a nagy távolságokra - kis helyigény miatt kisebb távolságra lévő huzalok és nem bőr hatás (nincs szükség osztani a vezetők több kisebb, futás a teljes mennyiség a vezeték, függetlenül a keresztmetszet) és teljesítménytényező problémákat.

HVDC járó hátrányokat használt bonyolult átalakítók (konverterek), szükségességét ellenőrzés és karbantartás [1].

Mivel az elején a DC vonalon az 1880-ig a 20. század közepén számos országban, ott már több kísérlet építeni LPT rendszerek (Olaszország, Svájc, Németország, és mások.). Csak akkor kezdett jelentős fejlődése egyenáramú rendszerek. A második világháború után Szovjetunióban kapott megbízást LUT 30 MW LEP-LUT Kashira Budapest (1951), 750 mW működnek Donbass (1964) és mások. Mivel száma LUT távvezeték a világban nőtt, és folyamatosan növekszik.

Az alábbiakban egy Európa-térképet HVDC tételek (amelyek közül sok szolgálják a megújuló energiaforrások berendezések, mint például a szél- és vízenergia), valamint a tervezett HVDC Kínában [4,5].

2) A megújuló energia, mint „mozdony ipar” húzza rendszerek fejlesztése / DC vonalak (LUT / HVDC) miatt előnyei

A kapcsolat a folyosón a csúcs fogyasztás szénhidrogének eredményeként emelkedő olaj- és gázárak jelentősen növeli a szerepe a megújuló energiaforrások, valamint az összes kapcsolódó iparágak, köztük az építési LPT. AC vonal AC hatékony rendszerek gépi szinuszos feszültséget előállító, például a DES, TES, atomenergia stb És ilyen a megújuló energiaforrások, mint például a WEC és a SES, hogy hatékonyabb a LUT.

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy:

• RES adatok önmagukban nem generál váltakozó feszültség fix frekvencia és feszültség (mint a hagyományos generátorok ES). Ez annak köszönhető, hogy a bizonytalanság az alternatív energiaforrások (nap, szél), és a tényleges probléma nyereséges energia tárolására. Ezért a RES impulzus-átalakítók van szükség, amelyek könnyebb dolgozni LPT. Ezzel szemben, a gőz, a dízel, a gáz és mások. Működtető ES hagyományos generátorok eleinte könnyen rögzíteni váltakozó feszültség ( „feszültség stabilitás, a stabil frekvencia”).

Kiderült, hogy a hatékonysága az AC távvezeték hiszen „kapcsolt”, hogy a kőolaj, földgáz, stb .. NRSE. A kivételek vízi energia (RES), de ő nem tud dolgozni éjjel-nappal, és így is kell Hálózat Egyesület (a vízerőművek a tároló tartály működés névleges teljesítmény keletkezik szakaszosan, mivel a víz halmozódik időszakokban, amikor alacsony terhelés). GES dolgozik vízfolyás nem alkalmas a fejlesztés nagy kapacitású - lásd alább ..

Vegyünk egy gyakori helyzet központosított erőmű a térségben, amikor az erőmű - egyetlen központú, etetés az egész környező régióban. Ebben az esetben a villamosenergia-hálózatok, nem asszociációk nem szükséges, vagy csak akkor kell a sürgősségi műveletet. Ez lehet egyesíteni az egységek ES - ES RES (. WPP SES, stb), nagyban diszpergált nagy területen, így a kérdés az egyesítés több tíz, száz, több ES egységet egy hálózat rendkívül fontos. És abban az esetben kombinálásának LUT felülmúlja hálózati vonalak az egyszerűség és a hatékonyság.

Az okok a szükségességét, hogy egyesítsék EK megújuló energiaforrások és HVDC jövedelmezőség erre a célra:

• Park windfarm (szélerőművek / szélerőműpark) és a SES teljesítmény kezdetben rendkívül elszórt nagy területen a terület néhány tíz vagy száz négyzetméter. km. Ilyenek például a tengeri, a bányászat, a lakás park WPP - átlagosan 30-300 egyéni szélenergia 1-6 MW területén 10-300 négyzetméter. km [7].
• Park ES RES szükség szervezetek az országos hálózatra, mint áramforrás nem stabil és olcsó áramot az akkumulátor még nem fejlesztettek ki.
• Park ES gyakran eltávolítják, és szétszórt, mint kötve a nap és a szél erőforrásokat, így szükség van egy csomó hosszú távvezeték, amely jobban megfelel a HVDC technológia.
• Kombinálni sok terminál (forrás és cél) HVDC sokkal kedvezőbb (lásd fent előnyök). A fő ok - nem igényel szinkronizálást, a terminálok párhuzamosan vannak kötve.
• Ez egyszerűsíti az építési „hálózati teljesítmény” rendszer használata esetén HVDC vonalak. Így ES parks nyújthat táplál a hálózatba, kap áramot az akkumulátorról a hálózatban, adás / visszajuttatja a energiaáramlás.
• Ha HVDC vonalak egyszerűsíti az építési „United Power Grid” rendszer nagyszámú kis privát ES / fogyasztókat.
• Ha az egyszerűsített építési HVDC grid „power Internet” álló sok kis és nagy üzemek a „forrás”, „ügyfél”, „akkumulátor”, valamint ezek kombinációi.
• Még most is, amikor a legtöbb nagy gerinchálózatok - épületgépészeti, mert a nyereségesség HVDC használjunk az épületgépészeti hálózati interfész HVAC rendszerek EK megújuló energiaforrások.

Kapcsolódó cikkek

• Miért fluoreszkáló fény világít, közel a nagyfeszültségű vezetéknek

• A soraiban nagyfeszültségű hálózat a világon