Nagyfeszültségű egyenáramú átviteli hálózatok Európában 2008-banJelmagyarázat:
|bélyeg|250px HVDC pilonok Svédországban a Baltic-cable nevű nagyfeszültségű egyenáramú átviteli hálózaton|bélyeg|250px
A nagyfeszültségű egyenáramú átviteli hálózat (angol nyelven High voltage direct current power line, rövidítve HVDC, ismert még mint Power super highway) egyenáramot használ elektromos áram nagy mennyiségű átviteléhez, ellentétben a hagyományos váltakozó áramú rendszerekkel.Arrillaga, Jos; High Voltage Direct Current Transmission, second edition, Institution of Electrical Engineers, , 1998 Nagytávolságú átvitel esetén a HVDC rendszerek olcsóbbak és alacsonyabb az elektromos veszteségük a váltakozó áramú rendszerekhez képest. Víz alatti kábelek esetén a HVDC kiküszöböli a kábelek kapacitásának feltöltéséhez és kisütéséhez szükséges nagy áramokat. Rövidebb távolságokon az egyenáramú átalakítóberendezések költsége magasabb az AC rendszerekhez képest, így rövidebb távolságokon nem szorította ki az AC rendszert. Az egyenáramú átvitelnek további előnyei is vannak: a HVDC lehetővé teszi a nem szinkronizált váltakozó áramú átviteli rendszerek közötti energiaátvitelt. Mivel a HVDC összeköttetésen keresztüli teljesítményáram a forrás- és a fogyasztó közötti fázisszögtől függetlenül szabályozható, stabilizálhatja a hálózatot a gyors teljesítményváltozások okozta zavarok ellen. A HVDC lehetővé teszi a különböző frekvenciákon, például 50 Hz-en és 60 Hz-en futó hálózatok közötti energiaátvitelt, így javítja az egyes hálózatok stabilitását és gazdaságosságát.
Története A HVDC átviteli hálózatok modern formáját az 1930-as években fejlesztették ki Svédországban (ASEA) és Németországban. Az első kereskedelmi felhasználása 1951-ben Moszkva és Kashira között történt meg a Szovjetunióban, 1954-ben pedig egy 100 kV-os, 20 MW-os vezeték épült Gotland és Svédország között.Narain G. Hingorani in IEEE Spectrum magazine, 1996.
A világ második leghosszabb HVDC kapcsolata a brazil Rio Madeira összeköttetés, amely két ± 600 kV-os, 3150 MW-os két bipolból áll, amelyek összekötik Porto Velhót (Rondônia állam) Araraquara városával (São Paulo). Ennek az egyenáramú távvezetéknek a hossza 2375 km.
2016 júliusában az ABB-csoport Kínában kötött szerződést egy 1100 kV-os feszültségű, 3000 km-es és 12 GW-os teljesítménnyel rendelkező ultranagyfeszültségű (UHVDC) szárazföldi összeköttetés építésére, amely a jelenlegi világrekord feszültség, hosszúság és teljesítmény tekintetében.
A HVDC általában 100 kV és 800 kV közötti feszültséget használ, de Kínában 2019-től már 1100 kV-os feszültséggel is működtetik 3300 km hosszban, 12 GW teljesítménnyel. Ez ma a világ leghosszabb HVDC-hálózata. Ezzel a dimenzióval olyan interkontinentális kapcsolatok válnak lehetővé, amelyek segíthetnek a szélenergia és a napenergia ingadozásainak kezelésében.
Nagyfeszültségű energiaátvitel Az elektromos energiaátvitelhez nagyfeszültséget használnak a vezetékek ellenállása miatti energiaveszteség csökkentéséhez. Egy adott mennyiségű átvitt teljesítmény esetében a feszültség megduplázása ugyanolyan teljesítményt biztosít feleakkora áramerősség esetén. Mivel a vezetékekben elvesztett teljesítmény közvetlenül arányos az áramerősség négyzetével, a feszültség megduplázása negyedére csökkenti a vezeték ellenállása miatti veszteséget. Az átvitel során a teljesítményveszteség csökkenthető a vezető átmérőjének a növelésével, ám a nagyobb és vastagabb vezetékek nehezebbek és drágábbak, így a feszültség növelése a gazdaságosabb megoldás.
A nagyfeszültség nem használható könnyen világításhoz vagy villamos motorokhoz, így a végfelhasználói berendezéseknél csökkenteni kell az átviteli hálózat feszültségét. A transzformátorok a váltakozó áramú (AC) átviteli áramkörök feszültségszintjének megváltoztatására szolgálnak. A transzformátorokat a feszültség változtatásához alkalmazzák. A váltakozó áramú generátorok hatékonyabbak voltak, mint az egyenáramot használók. Emiatt a váltóáram 1892-ben az „áramháború” befejeztével vált dominánssá a nagyfeszültséget igénylő berendezésekben és az átviteli hálózatokban, amely az USA-ban folyt Thomas Alva Edison DC-rendszere és George Westinghouse AC-rendszere között.Maury Klein, The Power Makers: Steam, Electricity, and the Men Who Invented Modern America, Bloomsbury Publishing - 2010, page 259
Jegyzetek
Irodalom Kimbark, E.W., Direct current transmission, volume 1, Wiley Interscience, 1971. Cory, B.J., Adamson, C., Ainsworth, J.D., Freris, L.L., Funke, B., Harris, L.A., Sykes, J.H.M., High voltage direct current converters and systems, Macdonald & Co. (publishers) Ltd, 1965.
További információk
China’s Ambitious Plan to Build the World’s Biggest Supergrid, IEEE Spectrum (2019) https://web.archive.org/web/ished by International Council on Large Electric Systems (CIGRÉ) ABB HVDC website GE Grid Solutions HVDC website World Bank briefing document about HVDC systems HVDC PLUS from Siemens UHVDC challenges explained from Siemens Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano (CESI) Windpowerengineering.com article entitled "Report: HVDC converters globally to hit $89.6 billion by 2020" By Paul Dvorak, dated 18. September 2013 Elimination of commutation failure by "Flexible LCC HVDC" explained Reactive power and voltage control by "Flexible LCC HVDC" explained
Kategória:Villamos energia