مسافت اقتصادی انتقال HVDC

مسافت اقتصادی انتقال HVDC:
هزینه خط انتقال HVDC در مقایسه با خط انتقال HVAC در صورتی که طول خط بیشتر از مسافت شکست باشد، کمتر است.

در این سیستم از مبدل ها در هر دو انتهای خط استفاده می شود و هزینه مبدل بسیار بالاست. در مورد سیستم انتقال HVAC، پس از یک طول مشخص، به پست های زیرزمینی نیاز می شود و شبکه جبران کننده واسطه ای برای کیفیت مناسب انرژی لازم است.

در مورد خط HVDC، این مؤلفه لازم نیست. اندازه دکل در سیستم HVDC در مقایسه با سیستم HVAC کمتر است. بنابراین، هزینه کلی این سیستم کمتر است.

اما اگر طول خط کوچک باشد، هزینه مبدل افزایش می یابد و در این شرایط، سیستم HVDC اقتصادی نیست.

بنابراین، برای خطی با مسافت طولانی خط HVDC اقتصادی و برای مسافت کم سیستم HVAC اقتصادی است.

نمودار زیر رابطه بین هزینه و طول خط برای سیستم های HVDC و HVAC را نشان می دهد. نقطه ای که هر دو نمودار از هم تلاقی دارند، به عنوان نقطه شکست شناخته می شود.

مزایای استفاده از خط انتقال HVDC:
مهم ترین مزایای استفاده از خط انتقال HVDC به شرح زیر است:

تعداد هادی ها:
در خط انتقال HVAC، با توجه به نوع سیستم، چندین هادی (3، 4 یا 6) وجود دارد. اما در مورد خط انتقال HVDC، توان تنها با یک هادی قابل انتقال است و برای انتقال توان زیاد در سیستم HVDC دو قطبی فقط به دو هادی احتیاج دارد. بنابراین هزینه هادی ها کاهش می یابد.

اندازه دکل:
در سیستم HVDC تعدادی هادی کمتر است و فاصله مورد نیاز بین دو فاز و فاز تا زمین در مقایسه با سیستم انتقال HVAC بسیار کمتر است. بنابراین، ابعاد کلی دکل در سیستم HVDC کمتر است و باعث کاهش هزینه آن خواهد شد.

پدیده کرونا:
اثر کرونا در هر دو سیستم انتقال HVAC و HVDC وجود دارد. اما در مورد خط HVDC، اثر کرونا در مقایسه با سیستم HVAC بسیار کمتر است.

جریان شارژ:
در خط انتقال HVAC به دلیل اختلاف پتانسیل بین دو فاز و فاز به زمین، ظرفیت خازنی تولید می شود. به دلیل این ظرفیت خازنی، جریان شارژ از طریق خط می گذرد. اما در مورد خط HVDC، ظرفیت خازنی تولید نمی شود. بنابراین، هیچ مشکلی در رابطه با شارژ جریان وجود ندارد.

تلفات خط انتقال:
به دلیل عدم وجود توان راکتیو در خط HVDC، تلفات در مقایسه با سیستم HVAC کمتر است. بار الکتریکی به طور مساوی در کل سطح مقطع رسانا توزیع می شود. از این رو، هیچ اثر پوستی در سیستم HVDC وجود ندارد و مقاومت کمتری نسبت به خط ایجاد می شود. این موضوع سبب کاهش تلفات خط شده و راندمان کل سیستم را افزایش می دهد.

بارگذاری خط:
در سیستم HVAC، زاویه بین ولتاژ و جریان محدودیت حرارتی را تعیین می کند. با توجه به اثرات گذرا، خط را می توان تا یک سوم درجه حرارت نامی هادی بارگیری کرد. اما در مورد خط DC، اثرات گذرا وجود ندارد و محدودیت حرارتی خط توسط تریستور تعیین می شود. بنابراین می توان خط را تا حد حرارتی کامل بارگیری کرد.

پایداری و کنترل:
در سیستم HVDC می توان ولتاژ و جریان را توسط مبدل ها و همچنین، جهت و بزرگی پخش توان را با کمک مبدل ها کنترل کرد. از این رو، این مورد سبب افزایش پایداری سیستم می شود.

تنظیم ولتاژ:
تجهیزات جبران سازی برای تنظیم ولتاژ مناسب در خط انتقال HVAC استفاده می شوند. در این شرایط، ولتاژ سیستم با توجه به بار متغیر است. اما در مورد خط DC از دستگاه های جبران ساز استفاده نمی شود و ولتاژ را می توان به طور مستقیم در پست های مبدل ها کنترل کرد. از کنترل کننده ها در پست مبدل استفاده می شود. بنابراین، در جریان و ولتاژ ثابت کار خواهد کرد و این سیستم نسبت به سیستم HVAC تنظیم ولتاژ بسیار خوبی دارد.

قابلیت اطمینان:
اغلب سیستم های انتقال DC از نوع دو قطبی بوده و از دو هادی تشکیل شده اند. از این رو، در صورت بروز خطا در یک هادی، هادی های دیگر به ظرفیت بارگیری 50 درصد ادامه می دهند. این امر در سیستم HVAC امکان پذیر نیست.

ضریب توان:
در حالت DC، ضریب توان در نظر گرفته نمی شود. به همین ترتیب، برای خط انتقال HVDC، ضریب توان نخواهیم داشت.

تعداد پست های فرعی:
به طور متوسط، در هر 300 کیلومتر از خط HVAC، به پست برق برای جبران توان راکتیو نیاز است. پست های میانی در خط HVDC مورد نیاز نیست و این باعث کاهش هزینه خط می شود.

کابل های زیرزمینی:
طول خط کابل زیرزمینی به دلیل جریان شارژ، اصلی ترین محدودیت برای خط HVAC است. اما شارژ در سیستم HVDC وجود ندارد. بنابراین، هیچ محدودیتی برای خط HVDC وجود نخواهد داشت.

اتصال آسنکرون:
در یک سیستم قدرت، فرکانس مهم ترین پارامتر است. در خط HVAC، اگر بخواهیم دو خط را به هم متصل کنیم، فرکانس دو سیستم باید دقیقاً مطابقت داشته باشند.

اگر فرکانس تطبیق نداشته باشد، خطوط به عنوان خطوط ناهماهنگ (آسنکرون) شناخته می شوند. اما در مورد سیستم DC، فرکانس وجود ندارد و با این مشکلات مواجه نخواهیم بود.

معایب خط انتقال HVDC:
مهم ترین معایب خط انتقال HVDC به شرح زیر است:

مبدل ها و فیلترها در هر دو سمت خط انتقال استفاده می شوند و هزینه این تجهیزات بسیار بالاست.
هزینه قطع کننده مدار DC در مقایسه با قطع کننده مدار AC بسیار بالا است. این فناوری هنوز در دست توسعه است.

تغییر سطح ولتاژ در سیستم های AC توسط ترانسفورماتورها انجام می شود، اما تغییر سطح ولتاژ در سیستم های DC، به ویژه برای ولتاژ بالا، بسیار دشوار است.

در شرایط غیرعادی، کنترل مبدل بسیار دشوار است و به دانش و فناوری پیشرفته الکترونیک قدرت نیاز دارد. همچنین، خنک کنندگی سوئیچ های الکترونیک قدرت در مبدل با مشکل روبه رو است.

مبدل ها نمی توانند در شرایط اضافه بار کار کنند. بنابراین، سیستم نمی تواند در شرایط اضافه بار کار کند.