سیستمهای HVDC

دسته: برق ، الکترونیک و مخابرات
بازدید: 186 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 2244 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 93

در نخستین سالها الكتریسته به شكل مستقیم (DC) مورد استفاده قرار میگرفت كه نمونه بارز آن باطریهای الكترو شیمیایی بودند كه در تلگراف كاربرد وسیعی داشت

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

سیستمهای HVDC  

مقدمه

در نخستین سالها الكتریسته به شكل مستقیم (DC) مورد استفاده قرار میگرفت كه نمونه بارز آن باطریهای الكترو شیمیایی بودند كه در تلگراف كاربرد وسیعی داشت.

در اولین نیروگاه برق كه در سال 1882 توسط ادیسون در شهر نیویورك احداث گردید از ماشین بخار و دیناموهای جریان مستقیم برای تولید برق استفاده شد و نیروی حاصله به همان فرم DC از طریق كابلهای زیرزمینی توزیع و مصرف شد. در سال 1880 تا 1890 با ساخت ترانسفورماتورها وژنراتورهای القایی شبكه‌های انتقال AC توسعه فراوانی پیدا كرد ، بطوریكه این نوع شبكه بر شبكه‌های DC مسلط شد. علی رغم این موضوع ، در این سالها مهندسان تلاش زیادی جهت مرتفع ساختن مشكلات شبكه‌های انتقال DC به انجام رساندند ، بطوریكه رنه تیوری1 در سال 1889 با سری كردن ژنراتورهای DC توانست به ولتاژ بالایی جهت انتقال DC دست یابد و در انتهای خط هم تعدادی موتور DC را با هم سری كرده و هر یك از این موتورها را با بك ژنراتورDC یا AC با ولتاژ كم كوپل كرده بود.

از این نوع سیستم تا سال 1911 حدود 20 پروژه در اروپا به اجرا درآمد كه مهمترین آن در فرانسه بین موتیرز² در كوههای آلپ فرانسه و شهر لیون با فاصله‌ای حدود km20 و سطح ولتاژ kv125 تا سال 1937 مورد بهره‌برداری قرار گرفت.

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

در سال 1932 ماركس در آلمان مبدلهایی با قوس هوا ابداع كرد كه باسویچینگ قوس بین دو الكترود مشابه، جریان متناوب قابل تبدیل به جریان مستقیم می‌شدند ولی این نوع مبدل اشكالاتی از جمله عمر كم الكترودها،  افت ولتاژ نسبتاً زیاد (V500 روی قوس) و همچنین توان تلفاتی زیاد برای قوس و برای دمیدن هوای خاموش كننده قوس و خنك كنندگی حدود 3% قدرت انتقالی داشت.

در سال 1930 برای اولین باردیوهای جیوه‌ای مجهز به الكترود كمكی ساخته شدند، این نوع دیودها قابلیت كار در حالت اینورتری را نیز داشتند به این ترتیب در سالهای بعد مبدلهای شبكه‌ انتقال DC به دیودهای مذكور مجهز شدند.

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

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

انتقال انرژی الكتریكی با استفاده از سیستم فشار قوی جریان مستقیم ( HVDC )به عنوان مكمل 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 ایتایپو1 در برزیل یاد كرد. این سیستم Gw 3/6 توان تحت ولتاژ kv600+ در فاصله‌ای به طول km800 انتقال می‌دهد.

با بررسی سیستم‌های HVDC ساخته شده می‌بینیم كه در بعضی از موارد انتقال انرژی با جریان مستقیم تنها راه چاره موجود است و مشكلات فنی اجازه نمی‌دهند از جریان متناوب برای این كار استفاده شود، به عنوان مثال انتقال توان با كابل از طریق دریا در فواصل طولانی یا ارتباط میان شبكه‌های با فركانس 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 اینكه انتقالDC را می‌توان با دو یا یك 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 كوتاه ، كنترل 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 كرده است.

معیارهایی از سیستم انتقال HVDC

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

1ـ برای خطوط انتقال بلند با قدرت انتقالی بالا.

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

در انتقال قدرتهای بالا در فواصل زیاد مجموع تلفات سیستم‌ DC كمتر از سیستم AC است بطور كل در شرایط یكسان ، تصمیم‌گیری بر اساس علم اقتصاد برای انتخاب یك طرح صورت می‌گیرد.

خطوط HVDC احتیاج به ایستگاه‌های میانی برای متعادل سازی ندارند ولی خطوط EHV-AC به این ایستگاه‌ها احتیاج دارند كه در شرایط یكسان تلفات ایستگاهها در خطوط HVDC كمتر از خطوط EHV-AC میباشد.(شكل « 1-1»)

2ـ برای متصل كردن دو سیستم (شبكه) AC كه دارای سیستم كنترل بارـ فركانس می‌باشند.

سیستم HVDC چند مزیت نسبت به سیستم AC دارد. سیستمهای HVDC برای سنكرون كردن دو سیستم AC  بكار می‌روند و خود این سیستمها احتیاج به سیستم‌های دیگری برای سنكرون شدن ندارند.

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

3ـ برای ایستگاه‌های سنكرونیزاسیون پشت به پشت1

در جایی كه بخواهند دو سیستم AC  با فركانس مختلف را بهم متصل كنند، می‌توان از ایستگاه مبدل HVDC استفاده نمود و با استفاده از سیستم ، میزان توان انتقالی و مبادله شده بین آنها را كنترل نمود.

4ـ اتصال چند شبكه جریان متناوب فشار قوی

این امكان توسط سیستم HVDC جدید قابل اجرا است و بوسیله آن سه یا چند شبكه AC می‌توانند بصورت سنكرون به هم متصل شوند.

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

5ـ برای كابلهای انتقال زیرزمینی و زیر دریایی

این كابلها 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 كابل، محدودیتی برای بارها می‌باشند. در هر ولتاژ مشخص محدودیتی برای طول كابل و همچنین محدودیتی برای انتقال توان توسط كابل می‌باشد و در این حالت كابل‌های HVDC ضروری می‌باشند.

انواع سیستم‌های HVDC

یك سیستم انتقال HVDC ، انرژی الكتریكی را از یك یا چند ایستگاه AC از طریق جریان مستقیم به ایستگاه‌های دیگر AC منتقل می‌كند و نیز توان را توسط چند ترمینال به شكل جریان مستقیم بین سه یا چند ایستگاه AC منتقل می‌كند.

سیم تك قطبی¹

این سیستم انتقال ، دارای یك 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 كه مانند یك هادی می‌باشد انتقال پیدا می‌كند.

سیستم‌های تك قطبی HVDC برای قدرتهای نسبتاً كم مورد استفاده قرار می‌گیرند و عمدتاً توسط كابل انتقال می‌یابند.

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

جریان جاری در سیستم انتقال تك قطبی اجرا شده شكل(1-2) بین 200 تا 800 آمپر است.

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

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

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

شبكه تك قطبی با بیش از یك هادی1

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

---

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

برچسب ها : سیستمهای HVDC , طرح توجیهی سیستمهای HVDC , دانلود سیستمهای HVDC , برق , سیستم , شبكه تك قطبی با بیش از یك هادی , HVDC , انواع سیستم‌های HVDC , معیارهایی از سیستم انتقال HVDC , دانلود طرح توجیهی , پروژه دانشجویی , دانلود پژوهش , دانلود تحقیق , پایان نامه , دانلود پروژه