HVDC dönüştürücü istasyonu - HVDC converter station
|Bir kısmı bir dizi üzerinde|
|Elektrik Mühendisliği|
|Elektrik enerjisi dönüşümü|
|Elektrik enerjisi altyapısı|
|Elektrik güç sistemleri bileşenleri|
Bir HVDC dönüştürücü istasyonu (veya basitçe dönüştürücü istasyonu ), yüksek voltajlı bir doğru akım (HVDC) iletim hattı için terminal ekipmanını oluşturan özel bir trafo merkezi türüdür . Doğru akımı alternatif akıma veya tersine çevirir. Dönüştürücüye ek olarak, istasyon genellikle şunları içerir:
- üç fazlı alternatif akım anahtar dişlisi
- transformatörler
- reaktif güç için kapasitörler veya senkron kondansatörler
- harmonik bastırma için filtreler ve
- doğru akım anahtar dişlisi.
Bileşenler
Dönüştürücü
Konvertör genellikle valf holü denen bir binaya kurulur . Erken HVDC sistemleri cıva arklı valfler kullanıyordu , ancak 1970'lerin ortalarından beri tristörler gibi katı hal cihazları kullanılmaktadır. Tristörler veya cıva ark valfleri kullanan dönüştürücüler , hat komütasyonlu dönüştürücüler olarak bilinir . Tristör tabanlı dönüştürücülerde, bir tristör valfi oluşturmak için birçok tristör seri olarak bağlanır ve her dönüştürücü normalde altı veya on iki tristör valfinden oluşur. Tristör vanaları genellikle çiftler veya dörtlü gruplar halinde gruplanır ve zemindeki izolatörler üzerinde durabilir veya tavandan izolatörlere asılabilir.
Hat komütasyonlu konvertörler, komütasyon için AC şebekesinden voltaj gerektirir, ancak 1990'ların sonlarından bu yana, HVDC için voltaj kaynaklı konvertörler kullanılmaya başlanmıştır. Gerilim kaynaklı dönüştürücüler , tristörler yerine yalıtımlı kapılı bipolar transistörler kullanır ve bunlar, enerjisi kesilmiş bir AC sistemine güç sağlayabilir.
DC ekipmanı
Doğru akım ekipmanı genellikle , doğru akımı düzeltmeye yardımcı olmak için DC hattına seri olarak endüktans ekleyen bir bobin ( reaktör adı verilir ) içerir . Endüktans tipik olarak 0.1 H ile 1 H arasındadır . Düzleştirme reaktörü ya bir hava göbeğine ya da bir demir çekirdeğe sahip olabilir. Demir çekirdekli bobinler, yağ dolu yüksek gerilim transformatörlerine benzer. Hava çekirdekli yumuşatma bobinleri, yüksek gerilim iletim hatlarındaki taşıyıcı frekans kısma bobinlerine benzemekle birlikte önemli ölçüde daha büyüktür ve yalıtkanlarla desteklenir . Hava bobinleri, demir çekirdekli bobinlere göre daha az akustik gürültü üretme avantajına sahiptir, dökülen petrolün potansiyel çevresel tehlikesini ortadan kaldırırlar ve geçici yüksek akım arıza koşullarında doymazlar. Tesisin bu kısmı ayrıca doğru akım ve voltaj ölçümü için aletler içerecektir.
Yüksek frekanslı paraziti ortadan kaldırmak için özel doğru akım filtreleri kullanılır. İletim hattı iletişim ve kontrol için güç hattı iletişim tekniklerini kullanacaksa veya havai hat kalabalık alanlardan geçecekse bu tür filtreler gereklidir . Bu filtreler, pasif LC filtreleri veya transformatörler ve koruma kapasitörleri aracılığıyla bağlanan bir yükselticiden oluşan, hattaki parazit sinyaline faz dışı bir sinyal veren ve böylece onu iptal eden aktif filtreler olabilir. Baltic Cable HVDC projesinde böyle bir sistem kullanıldı .
Dönüştürücü trafo
Dönüştürücü transformatör hızlandırmaya gerilim AC besleme şebekesinin. Transformatör sargılarının yıldızdan deltaya veya " yıldız üçgen " bağlantısını kullanarak, dönüştürücü, AC beslemesindeki her döngü için 12 darbe ile çalışabilir, bu da çok sayıda harmonik akım bileşenini ortadan kaldırır. Transformatör sargılarının yalıtımı, toprağa karşı büyük bir DC potansiyeline dayanacak şekilde özel olarak tasarlanmalıdır. Konvertör transformatörleri, tek bir ünite olarak 300 Mega volt amper ( MW ) büyüklüğünde yapılabilir . Daha büyük transformatörlerin taşınması pratik değildir, bu nedenle daha büyük değerler gerektiğinde, birkaç ayrı transformatör birbirine bağlanır. İki üç fazlı ünite veya üç tek fazlı ünite kullanılabilir. İkinci varyantta sadece bir tip transformatör kullanılır, bu da yedek bir transformatör tedarikini daha ekonomik hale getirir.
Konvertör transformatörleri, çevrim başına Konvertörün Dört Adımında yüksek akılı Güç Adımları ile çalışır ve bu nedenle normal üç fazlı güç transformatörlerinden daha fazla akustik gürültü üretir. Bu etki, bir HVDC dönüştürücü istasyonunun konumlandırılmasında dikkate alınmalıdır. Gürültü azaltıcı muhafazalar uygulanabilir.
Reaktif güç
Hat değiştirmeli dönüştürücüler kullanıldığında, dönüştürücü istasyonu, reaktif güç olarak güç oranının% 40 ila% 60'ına ihtiyaç duyacaktır. Bu, anahtarlamalı kondansatör kümeleri veya senkron kondansatörlerle veya statik invertör tesisinin yakınında uygun bir güç üretme istasyonu varsa , güç istasyonundaki jeneratörler tarafından sağlanabilir . Konvertör transformatörlerinde, AC voltaj kontrolü için yeterli bir kademe aralığına sahip yük altında kademe değiştiriciler varsa, reaktif güce olan talep azaltılabilir. Reaktif güç ihtiyacının bir kısmı harmonik filtre bileşenlerinde sağlanabilir.
Gerilim kaynaklı dönüştürücüler, reaktif ve gerçek güç üretebilir veya absorbe edebilir ve genellikle ek reaktif güç ekipmanına ihtiyaç duyulmaz.
Harmonik filtreler
Harmonik dalgaların giderilmesi ve hat komütasyonlu dönüştürücü istasyonlarında reaktif güç üretimi için harmonik filtreler gereklidir. Altı darbeli hat komütasyonlu konvertörlü tesislerde, karmaşık harmonik filtreler gereklidir çünkü AC tarafında üretilen 6 n + 1 ve 6 n - 1 derecelerinde tek numaralı harmonikler ve hatta DC tarafında 6 n mertebesinde harmonikler vardır . 12 darbeli dönüştürücü istasyonunda, sadece 12 n + 1 ve 12 n - 1 (AC tarafında) veya 12 n (DC tarafında) sırasındaki harmonik gerilimler veya akımlar oluşur . Filtreler, beklenen harmonik frekanslara ayarlanmıştır ve kapasitör ve indüktörlerin seri kombinasyonlarından oluşur.
Gerilim kaynaklı dönüştürücüler genellikle hat komütasyonlu dönüştürücülerden daha düşük yoğunluklu harmonikler üretir. Sonuç olarak, harmonik filtreler genellikle daha küçüktür veya tamamen ihmal edilebilir.
Harmonik filtrelerin yanı sıra, 30 kHz ila 500 kHz aralığında güç hattı taşıyıcı ekipmanın frekans aralığındaki sahte sinyalleri ortadan kaldırmak için ekipman da sağlanmıştır. Bu filtreler genellikle statik invertör transformatörünün alternatif akım terminaline yakındır. Rezonans devresi oluşturmak için paralel bir kapasitör ile yük akımını geçiren bir bobinden oluşurlar.
AC şalt
Bir konvertör istasyonunun üç fazlı alternatif akım anahtar dişlisi, bir AC trafo merkezininkine benzer. Konvertör transformatörlerinin aşırı akım koruması için devre kesiciler , izolasyon anahtarları, topraklama anahtarları ve kontrol, ölçüm ve koruma için alet transformatörleri içerecektir . İstasyonda ayrıca AC ekipmanını AC sistemindeki yıldırım dalgalanmalarından korumak için paratoner bulunacaktır .
Diğerleri
Gerekli alan
Bir dönüştürücü istasyonu için gereken alan, geleneksel bir transformatörden çok daha büyüktür, örneğin 600 megawatt iletim derecesine ve 400 kV iletim voltajına sahip bir alan yaklaşık 300 x 300 metredir (1000 x 1000 fit). Düşük voltajlı tesisler, bir şekilde daha az zemin alanı gerektirebilir, çünkü dış mekan yüksek voltaj ekipmanının etrafında daha az hava boşluğu gerekli olacaktır.
Konum faktörleri
Dönüştürücü istasyonları akustik gürültü üretir. Dönüştürücü istasyonlar ciddi düzeylerde radyo frekansı paraziti oluşturabilir, bu nedenle bu emisyonları kontrol etmek için tasarım özellikleri ekleyin. Duvarlar gürültüye karşı koruma sağlayabilir. Tüm AC trafo merkezlerinde olduğu gibi, bir dökülme durumunda ekipmandan gelen yağın yer altı suyunu kirletmesi önlenmelidir. Havai iletim hatları için önemli bir alan gerekli olabilir, ancak yer altı kablosu kullanılırsa azaltılabilir.
Ayrıca bakınız
|Wikimedia Commons, HVDC dönüştürücü istasyonlarıyla ilgili medyaya sahiptir .|