การส่งกระแสตรงแรงดันสูงคืออะไร: ข้อดีและข้อเสีย

Uno Lamm เป็นบิดาของระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) เขาเป็นวิศวกรไฟฟ้าชาวสวีเดนเกิดเมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม พ.ศ. 2447 ในสวีเดนและเสียชีวิตเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2532 ในแคลิฟอร์เนีย เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทใน“ สตอกโฮล์มที่ Royal Institute of Technology” ในปี 1927 บาง บริษัท ที่ให้บริการไฟฟ้าแรงสูง กระแสตรง ผลิตภัณฑ์ (HVDC) ได้แก่ GE Grid Solutions, ABB (ASEA Brown Boveri) Limited, Siemens AG, General Electric Company เป็นต้นการส่งสัญญาณมีหลายประเภทเช่นการส่งผ่านค่าโสหุ้ย การส่งสัญญาณใต้ดิน , การส่งกำลังจำนวนมากเป็นต้น HVDC คือการส่งกำลังประเภทหนึ่งที่ใช้ในการส่งกำลังในระยะทางไกล บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของ HVDC

การส่งกระแสตรงแรงดันสูงคืออะไร?

กระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) ระบบส่งกำลัง ใช้สำหรับส่งพลังงานขนาดใหญ่ในระยะทางไกลโดยทั่วไปหลายร้อยไมล์ เมื่อไฟฟ้าหรือ อำนาจ ถูกขนส่งในระยะทางไกลแรงดันไฟฟ้าสูงจะถูกใช้ในการกระจายกำลังเพื่อลดการสูญเสียโอห์มมิก คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับการส่งกระแสตรงแรงดันสูงอธิบายไว้ด้านล่าง

การกำหนดค่าระบบ HVDC

มีระบบการกำหนดค่า HVDC ห้าระบบ ได้แก่ Monopolar, Bipolar, Back-to-Back, Multiterminal & Tripolar HVDC Configuration คำอธิบายเกี่ยวกับการกำหนดค่าระบบ HVDC เหล่านี้มีอธิบายสั้น ๆ ด้านล่าง

การกำหนดค่าระบบ Monopolar HVDC

การกำหนดค่าระบบ Monopolar the HVDC ประกอบด้วยสายส่ง DC และสถานีตัวแปลงสองสถานี ใช้ตัวนำเพียงตัวเดียวและเส้นทางกลับมาจากพื้นดินหรือน้ำ รูปการกำหนดค่า monopolar HVDC แสดงไว้ด้านล่าง

โมโนโพลาร์ - แรงดันสูง - กระแสตรง - การกำหนดค่า

การกำหนดค่าระบบ Bipolar HVDC

การกำหนดค่าสองขั้วของระบบส่งกำลัง HVDC แสดงถึงการเชื่อมต่อแบบขนานของระบบส่งสัญญาณ HVDC แบบโมโนโพลาร์สองระบบ มันใช้ตัวนำสองตัวตัวหนึ่งเป็นบวกและอีกตัวหนึ่งเป็นลบ แต่ละขั้วในโมโนโพลาร์มีแรงดันไฟฟ้าที่เท่ากันของตัวแปลงสองตัวที่เชื่อมต่อที่ด้าน DC ในอนุกรมและทางแยกระหว่างตัวแปลงจะต่อสายดิน ในสองขั้วกระแสจะเท่ากันและไม่มีกระแสกราวด์ รูปการกำหนดค่า Bipolar HVDC แสดงไว้ด้านล่าง

การกำหนดค่าสองขั้ว -HVDC

การกำหนดค่าระบบ HVDC แบบ Back-to-Back

การกำหนดค่าระบบ HVDC แบบ back-to-back ประกอบด้วยสถานีคอนเวอร์เตอร์สองสถานีในตำแหน่งเดียวกัน ในการกำหนดค่านี้ทั้งวงจรเรียงกระแสและอินเวอร์เตอร์จะเชื่อมต่อในลูป DC ที่ตำแหน่งเดียวกันและไม่มีการส่งกระแสตรงในการกำหนดค่าระบบส่งกระแสตรงแรงดันสูงแบบย้อนกลับ รูปการกำหนดค่าระบบ HVDC แบบย้อนกลับแสดงอยู่ด้านล่าง

back-to-back-HVDC-configuration

การกำหนดค่าระบบ Multiterminal HVDC

การกำหนดค่าระบบ HVDC แบบหลายขั้วประกอบด้วยสายส่งและตัวแปลงมากกว่าสองตัวที่เชื่อมต่อแบบขนานหรือตามลำดับ ในการกำหนดค่า HVDC แบบหลายขั้วนี้กำลังส่งระหว่างสถานีย่อย AC สองสถานีขึ้นไปและการแปลงความถี่เป็นไปได้ในการกำหนดค่านี้ รูปการกำหนดค่าระบบ Multiterminal HVDC แสดงไว้ด้านล่าง

multiterminal-HVDC- การกำหนดค่า

การกำหนดค่าระบบ Tripolar HVDC

การกำหนดค่าระบบ tripolar HVDC ที่ใช้สำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าโดยใช้ Modular Multilevel Converter (MMC) รูปการกำหนดค่า tripolar HVDC แสดงไว้ด้านล่าง

VSC-HVDC-tripolar-configuration

วงจรเรียงกระแส และ อินเวอร์เตอร์ ประกอบด้วยตัวแปลง MMC แขนสะพานสามเฟสหกตัวและวาล์วตัวแปลงสองตัวที่ด้าน DC ภายในโครงสร้างของการกำหนดค่านี้ การกำหนดค่านี้มีความน่าเชื่อถือสูงและนี่คือข้อได้เปรียบหลักของ tripolar

HVDC เกียร์

HVDC คือการเชื่อมต่อระหว่างการส่ง AC และ DC ใช้จุดบวกของทั้งการส่งสัญญาณ AC และ DC คำศัพท์พื้นฐานที่ใช้ในการส่งกระแสตรงแรงดันสูงคือแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ, หม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step-up, สถานีวงจรเรียงกระแส, สถานีอินเวอร์เตอร์, หม้อแปลงแบบ step-down และโหลด AC การส่งกระแสตรงแรงดันสูงแสดงในรูปด้านล่าง

แรงดันสูง - กระแสตรง - กระแสส่ง

AC Generating Source และ Step-up Transformer

ในแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจะจ่ายไฟในรูปแบบของ AC ตอนนี้อยู่ในแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับกำลังไฟฟ้าเป็นขั้นตอนหรือแรงดันไฟฟ้าเป็นขั้นตอนโดยหม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step-up ในหม้อแปลงแบบ step-up แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะต่ำและแรงดันเอาต์พุตสูง

สถานีวงจรเรียงกระแส

มีหน่วยเชื่อมต่อโครงข่ายของ HVDC ในการส่งผ่านสถานีวงจรเรียงกระแส ในวงจรเรียงกระแสเรามีแหล่งจ่ายไฟ AC เป็นอินพุตและแหล่งจ่ายไฟ DC เป็นเอาต์พุต วงจรเรียงกระแสเหล่านี้ต่อสายดินและเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสที่ใช้กับสายส่งเหนือศีรษะของ HVDC สำหรับการส่งทางไกลของเอาต์พุต DC สูงนี้และเอาต์พุต DC ที่สูงนี้จากวงจรเรียงกระแสจะถ่ายโอนผ่านสาย DC และจ่ายให้กับอินเวอร์เตอร์

อินเวอร์เตอร์และ Step-Down Transformer

อินเวอร์เตอร์จะแปลงแหล่งจ่ายไฟอินพุต DC เป็นเอาต์พุตและเอาต์พุต AC เหล่านี้จะจ่ายให้กับหม้อแปลง stepdown ในหม้อแปลงแบบ step-down แรงดันไฟฟ้าอินพุตจะสูงและแรงดันเอาต์พุตจะลดลงตามค่าที่เพียงพอ มีการใช้หม้อแปลง DC step-down เนื่องจากเมื่อผู้บริโภคสิ้นสุดลงหากมีการจัดหาหรือจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงอุปกรณ์ของผู้บริโภคอาจได้รับความเสียหาย ดังนั้นเราจึงต้องลดระดับแรงดันไฟฟ้าโดยใช้หม้อแปลงแบบ step-down ตอนนี้สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบบ step-down ให้กับโหลด AC ได้ ระบบไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงทั้งหมดนี้มีประสิทธิภาพคุ้มค่าและสามารถจ่ายพลังงานจำนวนมากได้ในระยะทางไกลมาก

การเปรียบเทียบระบบส่งกำลัง HVDC และ HVAC

ความแตกต่างระหว่าง HVDC และ HVAC Transmission Systems แสดงไว้ในตารางด้านล่าง:

ข้อดีและข้อเสียของกระแสตรงแรงดันสูง

ข้อดีของการส่งกระแสตรงแรงดันสูงคือ

• ไม่มีการชาร์จไฟในปัจจุบัน
• ไม่มีความใกล้ชิดและไม่มีผลกระทบต่อผิวหนัง
• ไม่มีปัญหาความเสถียร
• เนื่องจากการสูญเสียอิเล็กทริกที่ลดลงความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของสายเคเบิล HVDC จึงมีขนาดใหญ่
• เมื่อเทียบกับการส่ง AC การรบกวนทางวิทยุและการสูญเสียพลังงานโคโรนาจะน้อยกว่า
• ต้องใช้อุปกรณ์ฉนวนน้อยลง
• เมื่อเทียบกับ AC ไฟกระชากของสวิตช์จะต่ำกว่าใน DC
• ไม่มีเอฟเฟกต์ Ferranti
• การควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ข้อเสียของการส่งกระแสตรงแรงดันสูงคือ

• เเพง
• ซับซ้อน
• ไฟฟ้าขัดข้อง
• ทำให้เกิดเสียงวิทยุ
• สายดินยาก
• ต้นทุนการติดตั้งสูง

การใช้งานกระแสตรงแรงดันสูง

การใช้งานของการส่งกระแสตรงแรงดันสูงคือ

• ทางข้ามน้ำ
• การเชื่อมต่อระหว่างกันแบบอะซิงโครนัส
• การถ่ายโอนพลังงานจำนวนมากทางไกล
• สายเคเบิลใต้ดิน

ในบทความนี้ไฟล์ ระบบส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูง DC ข้อดีข้อเสียการใช้งานและการเปรียบเทียบระบบส่งกำลัง HVDC และ HVAC นี่คือคำถามสำหรับคุณจะระบุข้อผิดพลาดในระบบส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูง DC (HVDC) ได้อย่างไร?

คำถามที่พบบ่อย

1). DC แรงดันสูงถือว่าเป็นอะไร?

สายเคเบิลหรือสายไฟถือว่าเป็นไฟฟ้าแรงสูงมากกว่าแรงดันไฟฟ้า 600 โวลต์

2). สายไฟฟ้าแรงสูง AC หรือ DC?

สายไฟฟ้าแรงสูงเป็นกระแสสลับ (AC) เนื่องจากการสูญเสียความต้านทานต่ำในสายเคเบิลหรือสายไฟ

3). เหตุใดจึงส่งแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่แรงดันไฟฟ้าสูง

ไม่มีปัญหาความเสถียรและไม่มีปัญหาในการซิงโครไนซ์ใน DC เมื่อเทียบกับระบบ Ac ระบบ DC มีประสิทธิภาพมากกว่าดังนั้นค่าใช้จ่ายของตัวนำฉนวนและเสาจึงต่ำ

4). AC หรือ DC อันไหนดีกว่ากัน?

เมื่อเทียบกับกระแสสลับแล้วกระแสตรงจะดีกว่าเพราะมีประสิทธิภาพมากกว่าและมีการสูญเสียสายต่ำกว่า

5). High Voltage หมายถึงอะไร?

เมื่อใช้พลังงานมากขึ้นจากกระแสไฟฟ้าจำนวนเท่ากันจะกล่าวได้ว่าเป็นไฟฟ้าแรงสูงและช่วงของแรงดันไฟฟ้าสูงอยู่ระหว่าง 30 ถึง 1,000 VAC หรือ 60 ถึง 1500 VDC ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าแรงสูงบางชนิด ได้แก่ หม้อแปลงไฟฟ้าสวิตช์เกียร์ ฯลฯ