بخشی از مقاله
مقدمه : امروزه سيستمهاي انتقال HVDC اهميت ويژه اي دارندو به دليل ويژگي هاي خاص آنها روز به روز مـورد توجه بيشتري قرار مي گيرند. اين سيستمها در انتقال توان براي فواصل زياد، خطوط انتقال زيرزمينـي طويل و اتـصال بين ۲ شبکه قدرت بدون عبور اغتشاشات کاربرد گسترده اي پيدا کرده اند. يکي از مشکلا ت اين خطـوط قيمـت بـالاي تجهيزات مبدل AC به DC و بالعکس است که در مواردي انتقال HVDC داراي توجيه اقتصادي است به عنـوان مثـال در فواصل انتقال بيش از km ۶۰۰و انتقال توسط کابل زيرزميني (بيشتر از km ۵۰) جهت اتـصال جزايـر بـه شـبکه ، شرايطي است که امکان توجيه اقتصادي سيستم HVDC را فراهم مي سازد.
۲- مزاياي استفاده از خطوط HVDC [۵-۳-۲-۱]
استفاده از خطوط HVDC مزاياي زير را به همراه خواهد داشت :
۱-۲ در خطوط HVDC فقط به ۲ هادي نياز است که يکي باولتاژ مثبت نسبت به زمين و ديگري باولتاژ منفي نسبت به زمين ،ولي در خطوط HVAC حداقل به سه هادي نياز است . ميزان قدرت و جريان انتقالي در خطوط AC و DC بـه شکل زيرتعيين مي شود.
۲-۲)قابليت اعتماد در خطوط HVDC بيشتر از خطوط HVAC اس ؛زيرا باوقوع خطا در يکي از دو هادي خط ، هنوز هم مي توان قدرت انتقالي را بدون هيچ گونه مشکلي از طريق هادي ديگر منتقل نمود.
۲-۳) خط HVDC نياز به فضاي کمتري نسبت به خط HVAC مشابه دارد( به دليل کم تر بودن تعـداد هـادي نـسبت به حالت AC)و در نتيجه نياز به پايه هاي کوچکتري است ، بنابراين ، هزينه نصب خطوط هم کاهش مي يابند.
۲-۴) خطوط HVDC به عايق بندي کم تري نسبت به HVAC نياز دارد،زيرا:
حداکثر دامنه ولتاژ هر سيستم AC برابر است با:
و حد اکثرولتاژ سيستم DC برابر است با
بنابراين تلفات کروناوتداخل راديويي در HVDC کم تر از HVAC است به همـين دليـل کابـل هـاي DC ارزان تـر از کابل هاي AC مي باشد.
۲-۵) مسئله حفظ سنکرونيزم بين دو سيستم AC که به وسيله يک خط HVDC به هم متصل شده اند،وجود نـدارد.
همچنين نياز به يکسان بودن فرکانسهاي دو شبکه AC که با خط DC به هم متصل شده اند، نمي باشد.
۲-۶)قدرت انتقالي از يک خط DC را مي توان به راحتي توسط تريستورهاي يک سو کننده آن کنترل نمودو در يـ ک مقدار معين ،ثابت نگه داشت .
۲-۷) اگر در يکي از دو شبکه AC که با يک خط DC به هم متصل شده اند، اتصال کوتـاهي رخ دهـد، جريـان اتـصال کوتاه به شبکه ديگر منتقل نمي شود؛زيرا عموماً جريان اتصال کوتـاه ، يـ ک جريـان راکتيـو اسـت کـه در سيـستم DC جريان راکتيومنتقل نمي شود
۲-۸)تلفات خطوط HVDC کم تر از خطوط HVAC است زيرا:
۲-۲-۸) جريان راکتيو در خطوط DC وجود ندارد.
۲-۹) در خطوط HVAC،قدرت انتقالي برابر است که بـه سـبب حالتهـاي گـذراي موجـود در ايـن خطوط ، بايدزاويه S در شرايط عادي کم تر از ۳۰درجه باشد. بنابراين در خطوط AC با محدوديتهايي در طـول خـط و قدرت انتقالي مواجه هستيم که براي رفع اين مشکل از خازن هاي سـري اسـتفاده مـي شـود. امـا در خطـوط HVDC محدوديت پايداري وجود نخواهد داشت .
۲-۱۰) هر چند که هزينه خطوط HVDC، به دليل هزينه بالاي مبدل هاي AC.DC و DC.AC بسيارزيـاد اسـت ، امـا براي خطوط طولاني بين km- وقدرتهاي بيش از Mw، هزينه هاي خطوط DC کم تر از خطوط AC خواهد بود. اين موضوع براي کابل هاي DC باارقام کمتري مواجه است ، به طوري کـه بـراي فاصـله هـاي بـيش از km ۱۰۰-۵۰ اقتصادي تر است .
۲-۱۱) در زمان اتصال دو شبکه AC آسنکرون همانطور که در موردپنجم نيز ذکر شده سيستم HVDC اسـتفاده مـي شود.
۲-۱۲)قابليت کنترل جريان برق افزايش خواهد يافت . سطح و مسير نيـروي بـرق را مـي تـوان بـسيار دقيـ ق ووسـيع کنترل نمود.
۲-۱۳)وجود منابع توليد انرژي DC در شبکه
۲-۱۴)عدم نياز به کنترل فرکانس مشترک در شبکه
۲-۱۵) استفاده اززمين به عنوان سيم برگشت .
۲-۱۶) نبودن اثرپوستي :
در خطوط HVAC جريان به صورت يکنواخت درتماس سطح هادي پخش نمي شودو چگالي جريان در لايه خـارجي هادي بيشتر است اما در خطوط HVDC با داشتن جريان dc يکنواخت جريان در کل سـطح مقطـع هـادي ، ديگـر اثـر پوستي نداريم و از کل هادي بهره برداري صورت مي گيرد.
۳-کاربردهاي HVDC و سيستم انتقال HVDC
۳-۱)کاربردهاي سيستم انتقال HVDC [۱-۳-۵]
۳-۱-۱) کابلهاي زيردرياي (submarine cables) طولاني تر از km:
در اين مورد به علت ظرفيت خازني زياد کابل که نيازمندپستهاي واسطه اي جبرانـسازي اسـت ، اسـتفاده از انتقـال بـه صورت جريان متنوب عملي نيست .
۳-۲-۱) ارتباط هماهنگ (Asynch ronous)بين ۲ سيستم جريان متنوب که به علت مـسائل پايـداري يـا اخـتلا ف در فرکانسهاي اسمي دو سيستم ، استفاده از خطوط جريان متنوب عملي نيست .
۳-۳-۱) انتقال مقاديرزيادتوان درمسافتهاي طولاني به وسيله خطـوط هـوايي کـه در مـسافتهاي بـالاتر از km ۶۰۰ ، انتقال HVDC رقيبي براي انتقال جريان متنوب به شمار مي رود.
۳-۲) کاربردهاي HVDC
۳-۱-۲)انجام کارهاي تحقيقاتي و مطالعاتي روي عايق ها:
براي مطالعه رفتار عايق ها ازولتاژهاي DC استفاده مي کنند اگر عايقي در برابرولتاژهاي فـشارقـوي DC، اسـتقامت داشته باشد آن گاه حتماً در برابرولتاژهاي فشارقوي AC نيز استقامت دارد.
۳-۲-۲)در فيزيک براي شتاب دهنده ها: (مشابه شتاب دادن پروتون يا الکترون درتلويزيون )
در ميدان هاي الکتريکي قوي يکنواخت ، به ذرات الکتريکي نيروي زيادي وارد شده و شتاب مي گيرند.
۳-۳-۲) درپزشکي براي توليد اشعه X
۳-۴-۲) در صنايع براي فيلتر کردن دود خروجي نيروگاههاي حرارتي و کارخانجات سيمان وپاشيدن رنگ .
۳-۵-۲) در مخابرات براي ايستگاههاي پخش تلوزيوني
۳-۶-۲) براي آزمايش تجهيزات مورد استفاده در خطوط انتقال HVDC
۳-۷-۲) براي آزمايش کابلهاي فشارقوي AC يا طول زياد:
اگر کابل هاي فشارقوي AC رابخواهيم باولتاژهاي بالاي AC آزمايش کنيم به علت ظرفيت خازني نسبتاً بـالاي کابـل ها با طول زياد، جريان زيادي نياز مي باشد. همچنين تخليه هاي مکرر در حفره هاي داخلـي احتمـالي ، باعـث کـاهش درجه عايقي آنها مي شود. بنابراين آزمايش آن ها باولتاژ DC مناسب تر است . اگرچه در اين آزمايش ها از نظر شـرايط کاري ، کابلي که باولتاژ AC کار مي کند متفوت مي باشد،ولي اعتبار آن ازديدگاه تجربي پذيرفته مي شود؛زيرا هـد ف از اين کار، بررسي توزيع شد ت ميدان درون عايق مي باشد.
۴- مشکلا ت خطوط HVDC [۵-۱]
۴-۱) مبدل هاي گران قيمت :
در هر يک از دو انتهاي خطوط انتقال HVDC نياز به ميدان هاي گران قيمت است .
۴-۲)توان راکتيو درخواستي
کانورترها نياز به توان راکتيو دارند. هم در مبدل AC به DC و هم در مبدل DC به AC. در هر کدام از کارنورترهاتـوان راکتيوتلف مي شود. در حالت ماندگارتوان مصرفي حدود ۵۰درصدتوان اکتيو انتقالي است . در حالت گذرا ايـن مقـدار ممکن است بسيار بيشتر باشد.
بنابراين منابع توان راکتيو نزديک کانورترها مورد استفاده قرار مي گيرند. در سيستمهاي قوي جريان متنوب معمولاً بـه صورت خازنهاي موازي هستند بسته به تقاضاي وارد بر خط ارتباطي جريـان مـستقيم و بـر سيـستم جريـان متنـوب ، بخشي از منبع توان راکتيو ممکن است بـه صـورت کندانـسورسنکرون بـا جبرانگراسـتتيکي تـوان راکتيـو static var) (compensutor باشد. همچنين خازنهاي مربوط به فيلترهاي جريان متنوب بخشي ازتوان راکتيو مـورد نيـاز را فـراهم مي آورند.
