Високовольтна лінія постійного струму

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Високовольтна лінія постійного струму (ВЛПС; англ. HVDC) — система передавання електричної енергії, що використовує постійний струм на відміну від поширеніших систем змінного струму. Для передавання на великі відстані ВЛПС є дешевшою та має менші електричні втрати. Для підводних силових кабелів ВЛПС дозволяє уникнути великих струмів зарядки та розрядки ємності кабелю під час кожного циклу. Для коротких дистанцій, вища ціна обладнання для перетворення в постійний струм, порівняно зі змінним струмом, є досі виправданою, якщо брати до уваги переваги постійного струму. ВЛПС використовує напруги між 100 кВ та 800 кВ, з ланкою в 1,100 кВ в Китаї, що повинна запрацювати в 2019.

ВЛПС дозволяє передавати електроенергію між несинхронізованими системами. Оскільки потужність через ВЛПС ланку може контролюватися незалежно від різниці фаз між джерелом та навантаженням, це дозволяє стабілізувати мережу під час раптових змін в енергосистемі. ВЛПС також дозволяє передавати електроенергію між мережами з різними частотами, наприклад 50 Гц та 60 Гц. Це підвищує стабільність та ощадливість кожної енергомережі, дозволяючи обмін електроенергією між двома несумісними мережами.

Сучасна форма ВЛПС використовує технології розроблені в 1930 роки в Швеції (ASEA) та в Німеччині. Перші комерційні мережі включали в себе першу в Радянському Союзі систему, створену у 1951 між Москвою та Каширою, та систему (100 кВ, 20 МВт) між островом Готланд та континентальною Швецією (1954).[1] Найдовша ВЛПС лінія у світі — Ріо Мадейра[en] в Бразилії, що складається з двох ліній 600 кВ, 3150 МВт кожна, які з'єднують Порту-Велью в штаті Рондонія та регіон Сан-Паолу. Довжина лінії постійного струму складає 2,375 км.

В липні 2016, ABB отримала в Китаї контракт будівництва наземної надвисоковольтної лінії постійного струму напругою 1,100 кВ, довжиною 3,000 км та потужністю 12 ГВт, встановивши рекорди у найбільшій напрузі, найбільшій дистанції та найбільшій потужності. Оскільки потужність, втрачена внаслідок нагрівання проводів, прямопропорційна квадрату струму, подвоєння напруги зменшує лінійні втрати в 4 рази. Хоча втрати можуть бути зменшені за допомогою збільшення діаметру провідника, але це збільшить вагу провідника та ціну.

Висока напруга не може бути використана для освітлення та моторі, тому напруга повинна бути зменшена для кінцевого споживача. Трансформатори використовують для зміни напруги змінного струму.

Високовольтна передача[ред. | ред. код]

Висока напруга використовується для передачі електричної енергії для зменшення енергетичних втрат через опір в дротах. Для певної потужності збільшення напруги вдвічі передає таку саму потужність при вдічі меншому струмі. Трансформатори роблять напругу зручною для використання, а генератори змінного струму більш ефективні ніж генератори постійного струму. Ці переваги призвели до повного витіснення постійного струму в 20му столітті.

Зручне перетворення між постійним і змінним струмом стало можливим з розробкою таких пристоїв як ртутні випрямлячі і, починаючи з 1970рр, напівпровідникових пристроїв як тиристори, IGCT-тиристори, IGBT-транзистори.

Історія[ред. | ред. код]

Порівняння з змінним струмом[ред. | ред. код]

Ціна[ред. | ред. код]

Процес перетворення[ред. | ред. код]

Конфігурація[ред. | ред. код]

Коронний розряд[ред. | ред. код]

Застосування[ред. | ред. код]

Досягнення надвисоковольтного постійного струму[ред. | ред. код]

Надвисоковольтний постійний струм (UHVDC - ultrahigh-voltage direct-current) найшовіша технологія у високовольтній передачі постійного струму. UHVDC визначено як передача постійного струму з напругою більше ніж 800 кВ (високовольтна передача - 100-800 кВ)

Одна з проблем з UHVDC мереж це - хоч витрати менше ніж в передачі змінним струмом, але досі великі на високих відстанях. Типові витрати для 800 кВ лінії 2.6% на 800 кілометрів. Збільшення передачі напруги на таких лініях зменшує втрати, але до недавного часу, інтерконектори, які були потрібні для з'єднання сегментів мереж, були надто дорогими. Однак з розвитком виробництва стає все більш доцільним будувати лінії UHVDC.

В 2010, ABB побудувала першу в світі 800 кВ UHVDC в Китаї. Жундонг-Ванан лінія з напругою 1100 кВ, довжиною 3400 кілометрів і потужністю 12 ГВт була завершена в 2018. На 2020 рік було збудовано щонайменше 13 ліній UHVDC в Китаї.

Хоча більшість впроваджених технологій UHVDC в Китаї, вони також розміщени в Південній Америці, а також в інших регіонах Азії. В Індії 1830 кілометрова лінія, 800 кВ, 6 ГВт лінія між містами Райгарх і Пугалур. В Бразилії Сінгу-Естреіто лінія довжиною більше 2076 кілометрів, 800 кВ і потужністю 4 ГВт було закінчено в 2017. На 2020 рік ліній UHVDC в Європі чи Північній Америці не побудовано.

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Narain G. Hingorani in IEEE Spectrum magazine, 1996.