إن Uno Lamm هو والد نقل الطاقة ذات الجهد العالي المباشر (HVDC). هو مهندس كهرباء سويدي ولد في 22 مايو 1904 في السويد وتوفي في 1 يونيو 1989 في كاليفورنيا. حصل على درجة الماجستير في 'ستوكهولم في المعهد الملكي للتكنولوجيا' عام 1927. بعض الشركات التي تقدم الجهد العالي التيار المباشر منتجات (HVDC) هي GE Grid Solutions و ABB (ASEA Brown Boveri) Limited و Siemens AG و General Electric Company وما إلى ذلك. عمليات النقل من أنواع مختلفة مثل النقل العلوي ، انتقال تحت الأرض ، نقل الطاقة بالجملة ، إلخ. إن HVDC هو أحد أنواع نقل الطاقة المستخدمة لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على HVDC.
ما هو نقل التيار المباشر عالي الجهد؟
التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) نقل الطاقة يستخدم لنقل طاقة ضخمة عبر مسافات طويلة عادةً مئات الأميال. عندما الكهرباء أو قوة يتم نقلها على مسافة طويلة ، ويتم استخدام الفولتية العالية في توزيع الطاقة لتقليل الخسائر الأومية. شرح موجز حول انتقال التيار المباشر عالي الجهد موضح أدناه.
تكوينات نظام HVDC
هناك خمسة أنظمة تكوين HVDC وهي Monopolar و Bipolar و Back-to-Back و Multiterminal و Tripolar HVDC Configuration. شرح تكوينات نظام HVDC بإيجاز أدناه.
تكوين نظام HVDC أحادي القطب
يحتوي تكوين نظام Monopolar HVDC على خطوط نقل DC ومحطتي محول. يستخدم موصل واحد فقط ويتم توفير مسار العودة بواسطة الأرض أو الماء. يتم عرض رقم التكوين أحادي القطب HVDC أدناه.
تكوينات التيار المباشر ذات الجهد العالي أحادي القطب
تكوين نظام ثنائي القطب HVDC
يمثل التكوين ثنائي القطب لنظام نقل HVDC اتصالاً متوازيًا لنظام نقل HVDC أحادي القطب. يستخدم موصلين ، أحدهما موجب والآخر سلبي. يحتوي كل طرف في أحادي القطب على جهد متساوٍ من محولين متصلين على جانب التيار المستمر في سلسلة ويتم تأريض التقاطع بين المحولات. في القطبين ، التيار متساوي ولا يوجد تيار أرضي. يظهر رقم تكوين HVDC ثنائي القطب أدناه.
التكوين ثنائي القطب HVDC
عودة إلى الوراء تكوين نظام HVDC
يتكون تكوين نظام HVDC المتعاقب من محطتي محول في نفس الموقع. في هذا التكوين ، يتم توصيل كل من المعدل والعاكس في حلقة DC في نفس المكان ولا يوجد انتقال DC في تكوين نظام نقل التيار المباشر عالي الجهد المتعاقب. يظهر أدناه شكل تكوين نظام HVDC المتتالي.
التكوين العودة إلى الوراء HVDC
تكوين نظام HVDC متعدد الطوابق
يتكون تكوين نظام HVDC متعدد الأطوار من خط نقل وأكثر من محولين متصلين بشكل متوازٍ أو متسلسل. في هذا التكوين HVDC متعدد الأطراف ، تنتقل الطاقة بين محطتين أو أكثر من المحطات الفرعية للتيار المتردد ، ويمكن تحويل التردد في هذا التكوين. يتم عرض رقم تكوين نظام HVDC متعدد الطوابق أدناه.
متعدد الأطوار- HVDC- التكوين
تكوين نظام HVDC ثلاثي الأقطاب
تكوين نظام HVDC الثلاثي الأقطاب المستخدم لنقل الكهرباء باستخدام المحول المعياري متعدد المستويات (MMC). يظهر رقم التكوين الثلاثي الأقطاب HVDC في الأسفل.
التكوين VSC-HVDC ثلاثي الأقطاب
ال المعدل و العاكس تتكون من ثلاث مراحل من محولات MMC ذات أذرع الجسر الستة وصمامي محول على جانب التيار المستمر داخل هيكل هذا التكوين. هذا التكوين موثوق للغاية وهذه هي الميزة الرئيسية للثلاثي الأقطاب.
انتقال HVDC
إن HVDC عبارة عن ربط بيني لنقل التيار المتردد والتيار المستمر. إنه يستخدم النقاط الإيجابية لكل من ناقل الحركة AC و DC. المصطلحات الأساسية المستخدمة في عمليات نقل التيار المباشر ذات الجهد العالي هي مصدر توليد التيار المتردد ، ومحول تصعيد ، ومحطة المعدل ، ومحطة العاكس ، ومحول التنحي ، وحمل التيار المتردد. يظهر انتقال التيار المباشر عالي الجهد في الشكل أدناه.
انتقال تيار مباشر عالي الجهد
مصدر توليد التيار المتردد ومحول تصعيد
في مصدر توليد التيار المتردد ، يتم توفير الطاقة على شكل تيار متردد. الآن في مصدر توليد التيار المتردد ، تكون الطاقة متصاعدة أو يتم زيادة جهد الطاقة بواسطة محول الصعود. في محول التدريج ، تكون الفولتية المدخلة منخفضة والجهد الناتج مرتفع.
محطة المعدل
هناك وحدة ربط بيني من HVDC في نقل محطة المعدل. في المعدل ، لدينا مصدر طاقة تيار متردد كمدخل ومصدر طاقة تيار مستمر كإخراج. يتم تأريض هذه المقومات ويتم استخدام خرج المقوم على خطوط النقل العلوية لـ HVDC من أجل النقل لمسافات طويلة لهذا الإخراج DC العالي وهذا الناتج DC المرتفع من المقوم ينتقل عبر خط DC ويتم توفيره إلى العاكسات.
العاكسون ومحول التنحي
يقوم العاكس بتحويل مصدر طاقة إدخال التيار المستمر إلى الإخراج ويتم توفير مخرجات التيار المتردد هذه إلى محول التنحي. في المحول التدريجي ، تكون الفولتية المدخلة عالية وتنخفض الفولتية الناتجة بقيم كافية. يتم استخدام محولات خفض التيار المستمر لأنه في نهاية المستهلك ، إذا تم توفير أو توفير الفولتية العالية ، فقد تتعرض أجهزة المستهلكين للتلف. لذلك علينا خفض مستويات الجهد من خلال استخدام محولات تنحي. يمكن الآن توفير جهد التيار المتردد المتدرج هذا لأحمال التيار المتردد. نظام التيار المستمر عالي الجهد هذا فعال للغاية وفعال من حيث التكلفة ويمكنه توفير طاقة كبيرة على مسافة طويلة جدًا.
مقارنة بين أنظمة نقل HVDC و HVAC
يظهر الفرق بين أنظمة نقل HVDC و HVAC في الجدول أدناه:
S. | HVDC | HVAC |
1. | الشكل القياسي لـ HVDC هو 'التيار المباشر عالي الجهد' | الشكل القياسي لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء هو 'التيار المتردد عالي الجهد' |
اثنين. | نوع الإرسال في HVDC هو تيار مباشر | نوع النقل في HVAC هو التيار المتردد |
3. | الخسائر الإجمالية في HVDC مرتفعة | الخسائر الإجمالية في HVAC منخفضة |
أربعة. | تكلفة النقل منخفضة في HVDC | تكلفة النقل عالية في HVAC |
5. | تكلفة المعدات للتيار المباشر عالي الجهد مرتفعة | تكلفة المعدات في التيار البديل عالي الجهد منخفضة |
6. | في الجهد العالي ، يمكن التحكم في طاقة التيار المباشر | في الجهد العالي ، لا يمكن التحكم في طاقة التيار البديل |
7. | النقل في HVDC ثنائي الاتجاه | النقل في HVAC أحادي الاتجاه |
8. | خسائر الهالة أقل في HVDC مقارنة بـ HVAC | خسائر الهالة أكثر في HVAC |
9. | تأثير الجلد في HVDC أقل بكثير مقارنة بـ HVAC | تأثير الجلد في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أكثر |
10. | خسائر الغلاف أقل في HVDC | تكون خسائر الغلاف أكثر في HVDC |
أحد عشر. | يعد تنظيم الجهد والقدرة على التحكم أفضل في HVDC مقارنةً بـ HVAC | هناك قدرة تنظيم وتحكم للجهد المنخفض في HVAC |
12. | الحاجة إلى العزل في HVDC أقل | الحاجة إلى العزل أكثر في HVAC |
13. | بالمقارنة مع HVAC ، فإن الموثوقية عالية في HVDC | الموثوقية منخفضة في HVAC |
14. | هناك إمكانية للربط غير المتزامن في التيار المباشر عالي الجهد | لا توجد إمكانية للربط غير المتزامن في التيار البديل عالي الجهد |
خمسة عشر. | تكلفة الخط منخفضة في HVDC | تكلفة الخط عالية في HVAC |
16. | تكلفة الأبراج ليست باهظة الثمن وحجم الأبراج ليس كبيرا في HVDC مقارنة مع HVAC | في HVAC حجم الأبراج كبير |
مزايا وعيوب التيار المباشر عالي الجهد
مزايا انتقال التيار المباشر عالي الجهد هي
- الشحن الحالي غائب
- لا يوجد قرب ولا تأثير للجلد
- لا توجد مشكلة استقرار
- نظرًا لانخفاض خسائر العزل الكهربائي ، فإن قدرة الحمل الحالية لكابل HVDC كبيرة
- بالمقارنة مع إرسال التيار المتردد ، يكون التداخل اللاسلكي وفقدان طاقة الهالة أقل
- مطلوب أجهزة عزل أقل
- بالمقارنة مع التيار المتردد ، تكون ارتفاعات التبديل أقل في التيار المستمر
- لا توجد تأثيرات Ferranti
- تنظيم الجهد
عيوب انتقال التيار المباشر عالي الجهد هي
- غالي
- مركب
- أعطال الطاقة
- يسبب ضوضاء الراديو
- التأريض الصعب
- تكلفة التركيب عالية
تطبيقات التيار المباشر عالي الجهد
تطبيقات نقل التيار المباشر عالي الجهد هي
- المعابر المائية
- الترابط غير المتزامن
- عمليات نقل طاقة كبيرة لمسافات طويلة
- الكابلات الأرضية
في هذه المقالة ، فإن انتقال DC عالي الجهد تمت مناقشة المزايا والعيوب والتطبيقات والمقارنة بين أنظمة نقل HVDC و HVAC. إليك سؤال لك ، كيف تحدد العيوب في نقل الجهد العالي DC (HVDC)؟
أسئلة وأجوبة
1). ما هو الجهد العالي DC؟
تعتبر الكابلات أو الأسلاك ذات الجهد العالي على جهد تشغيل يبلغ 600 فولت
2). خطوط الطاقة عالية الجهد AC أو DC؟
خطوط الطاقة عالية الجهد هي التيار المتردد (AC) لأن خسائر المقاومة منخفضة في الكابلات أو الأسلاك
3). لماذا ينتقل الجهد المستمر عند الجهد العالي؟
لا توجد مشاكل في الاستقرار وأيضًا لا توجد صعوبات في المزامنة في DC. بالمقارنة مع أنظمة التيار المتردد ، تكون أنظمة التيار المستمر أكثر كفاءة وبالتالي فإن تكلفة الموصلات والعوازل والأبراج منخفضة
4). أيهما أفضل AC أم DC؟
بالمقارنة مع التيار المتردد ، يكون التيار المباشر أفضل لأنه أكثر كفاءة ولديه خسائر أقل في الخط.
5). ما هو الجهد العالي؟
عند استخدام المزيد من الطاقة من نفس المقدار من التيار ، يُقال إنه جهد مرتفع ويتراوح مدى الجهد العالي من 30 إلى 1000 فولت تيار متردد أو 60 إلى 1500 فولت تيار مستمر. بعض منتجات الجهد العالي هي محولات الطاقة ، ومفاتيح التبديل ، وما إلى ذلك