Eine Hochspannung direkter Strom (HVDC) verwendet elektrisches Energieübertragungssystem direkten Strom für die Hauptteil-Übertragung der elektrischen Leistung im Vergleich mit den allgemeineren Wechselstrom-Systemen. Für die Langstreckenübertragung können HVDC Systeme weniger teuer sein und niedrigere elektrische Verluste ertragen. Für Unterwasserstromkabel vermeidet HVDC die schweren durch die Kabelkapazität erforderlichen Ströme. Für kürzere Entfernungen können die höheren Kosten der Gleichstrom-Umwandlungsausrüstung im Vergleich zu einem AC System noch wegen anderer Vorteile von direkten aktuellen Verbindungen bevollmächtigt werden. HVDC erlaubt Energieübertragung zwischen unsynchronisierten AC Verteilersystemen, und kann Systemstabilität vergrößern, indem er fallende Misserfolge gehindert wird, sich von einem Teil eines breiteren Energieübertragungsbratrostes zu einem anderen fortzupflanzen.

Die moderne Form der HVDC Übertragung verwendet Technologie entwickelt umfassend in den 1930er Jahren in Schweden an ASEA. Früh haben kommerzielle Installationen ein in die Sowjetunion 1951 zwischen Moskau und Kashira und einem 10-20 MW System zwischen Gotland und Festland Schweden 1954 eingeschlossen. Die längste HVDC-Verbindung zur Welt ist zurzeit Xiangjiaba-Schanghai 6400 MW-Verbindung, die den Xiangjiaba Damm nach Schanghai in der Volksrepublik Chinas verbindet. 2012 wird die längste HVDC-Verbindung Rio Verbindung von Madeira sein, die Amazonas mit dem Gebiet von São Paulo verbindet, wo die Länge der Gleichstrom-Linie zu Ende ist.

Viele von diesen übertragen Macht von erneuerbaren Quellen wie Wasserdruckprüfung und Wind. Für Namen, sieh auch die kommentierte Version.]]

Hochspannungsübertragung

Hochspannung (entweder in AC oder in Gleichstrom-Übertragungsanwendungen der elektrischen Leistung) wird für die elektrische Energieübertragung verwendet, um die im Widerstand der Leitungen verlorene Energie zu reduzieren. Für eine gegebene Menge der Macht übersandt und Größe des Leiters, die Stromspannung verdoppelnd, wird dieselbe Macht an der nur Hälfte des Stroms liefern. Seitdem die Macht verloren hat, weil die Hitze in den Leitungen zum Quadrat des Stroms proportional ist, aber auf keine Hauptweise von der durch die Starkstromleitung gelieferten Stromspannung abhängt, reduziert das Verdoppeln der Stromspannung in einem Macht-System den Linienverlust-Verlust pro Einheit der elektrischen Leistung, die durch einen Faktor 4 geliefert ist. Der Macht-Verlust in Übertragungslinien kann auch durch das Reduzieren des Widerstands, zum Beispiel durch die Erhöhung des Diameters des Leiters reduziert werden; aber größere Leiter sind schwerer und teurer.

Hochspannungen können für die Beleuchtung und Motoren nicht leicht verwendet werden, und so müssen Übertragungsniveau-Stromspannungen auf mit der Endgebrauch-Ausrüstung vereinbare Werte reduziert werden. Transformatoren werden verwendet, um den Spannungspegel in Übertragungsstromkreisen des Wechselstroms (AC) zu ändern. Die Konkurrenz zwischen dem direkten Strom (DC) von Thomas Edison und dem AC von Nikola Tesla und George Westinghouse war als der Krieg von Strömen, mit AC das dominierende Werden bekannt.

Die praktische Manipulation des hohen Macht-Hochspannungsgleichstromes ist möglich mit der Entwicklung der hohen Macht elektronische Berichtiger-Geräte wie Quecksilberkreisbogen-Klappen geworden und, mehr kürzlich in den 1970er Jahren, hohe Macht-Halbleiter-Geräte solche so hohe Macht thyristors und das 21. Jahrhundert hohe Macht-Varianten solcher, wie integriert, gate-commutated thyristors (IGCTs) anfangend, MOS hat thyristors (MCTs) und isoliertes Tor bipolar Transistoren (IGBT) kontrolliert.

Geschichte der HVDC Übertragung

Elektromechanische (Thury) Systeme

Die erste Langstreckenübertragung der elektrischen Macht wurde mit dem direkten Strom 1882 bei der Miesbach-Münchener Energieübertragung demonstriert, aber nur 2.5 Kilowatt wurden übersandt. Eine frühe Methode der Hochspannungsgleichstrom-Übertragung wurde vom schweizerischen Ingenieur René Thury entwickelt, und seine Methode wurde vor 1889 in Italien von der Gesellschaft von Acquedotto De Ferrari-Galliera in die Praxis umgesetzt. Dieses System hat Reihe-verbundene Motorgeneratoranlagen verwendet, um Stromspannung zu vergrößern. Jeder Satz wurde vom Boden isoliert und durch isolierte Wellen von a gesteuert. Die Linie wurde in der unveränderlichen aktuellen Weise, mit bis zu 5,000 Volt auf jeder Maschine, einigen Maschinen bedient, die doppelte Umschalter haben, um die Stromspannung auf jedem Umschalter zu reduzieren. Dieses System hat 630 Kilowatt an 14 kV Gleichstrom über eine Entfernung von übersandt

120 km. Das System von Moutiers-Lyon hat 8,600 Kilowatt der hydroelektrischen Macht eine Entfernung 200 km, einschließlich 10 km des unterirdischen Kabels übersandt. Das System hat acht Reihe-verbundene Generatoren mit Doppelumschaltern für eine Gesamtstromspannung von 150,000 Volt zwischen den Polen verwendet, und ist ungefähr von 1906 bis 1936 gelaufen. Fünfzehn Thury Systeme waren in der Operation vor 1913 Andere Thury Systeme, die an bis zu 100 kV bis zu den 1930er Jahren bedientem Gleichstrom funktionieren, aber die rotierende Maschinerie hat hohe Wartung verlangt und hatte hohen Energieverlust. Verschiedene andere elektromechanische Geräte wurden während der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts mit wenig kommerziellem Erfolg geprüft.

Eine Umwandlungstechnik, die für die Konvertierung des direkten Stroms von einer hohen Übertragungsstromspannung versucht ist, um Anwendungsstromspannung zu senken, sollte Reihe-verbundene Batterien beladen, dann die Batterien in der Parallele verbinden, um Vertriebslasten zu dienen. Während mindestens zwei kommerzielle Installationen um die Umdrehung des 20. Jahrhunderts versucht wurden, war die Technik infolge der beschränkten Kapazität von Batterien, Schwierigkeiten nicht allgemein nützlich, zwischen der Reihe und den parallelen Verbindungen und der innewohnenden Energiewirkungslosigkeit eines Batteriezyklus der Anklage/Entladung umzuschalten.

Quecksilberkreisbogen-Klappen

Kontrollierte Quecksilberkreisbogen-Klappe des Bratrostes ist verfügbar für die Energieübertragung während der Periode 1920 bis 1940 geworden. 1932 anfangend, hat General Electric Quecksilberdampf-Klappen und eine 12 kV Gleichstrom-Übertragungslinie geprüft, die auch gedient hat, um 40-Hz-Generation umzuwandeln, um 60-Hz-Lasten, an Mechanicville, New York zu dienen. 1941, 60 MW, +/-200 kV, wurde 115 km begrabene Kabelverbindung für die Stadt Berlin mit Quecksilberkreisbogen-Klappen (Projekt der Elbe) entworfen, aber infolge des Zusammenbruchs der deutschen Regierung 1945 wurde das Projekt nie vollendet. Die nominelle Rechtfertigung für das Projekt bestand darin, dass, während der Kriegszeit, ein begrabenes Kabel als ein Bombardierungsziel weniger auffallend sein würde. Die Ausrüstung wurde in die Sowjetunion bewegt und wurde dort in Dienst gestellt. Die Einführung der völlig statischen Quecksilberkreisbogen-Klappe zum kommerziellen Dienst 1954 hat den Anfang des modernen Zeitalters der HVDC Übertragung gekennzeichnet. Eine HVDC-Verbindung wurde durch ASEA zwischen dem Festland Schwedens und der Insel Gotland gebaut.

Quecksilberkreisbogen-Klappen verlangen, dass ein Außenstromkreis den Strom zur Null zwingt und so die Klappe abdreht. In HVDC Anwendungen stellt das AC Macht-System selbst die Mittel von "commutating" der Strom zu einer anderen Klappe im Konverter zur Verfügung. Folglich sind mit Quecksilberkreisbogen-Klappen gebaute Konverter als Linien-Commutated Konverter (LCC) bekannt. Linien-Commutated Konverter verlangen rotierende Synchronmaschinen in den AC Systemen, mit denen sie verbunden werden, Energieübertragung in eine passive Last unmöglich machend.

Quecksilberkreisbogen-Klappen waren in Systemen üblich, die bis zu 1975, der letzte Quecksilberkreisbogen HVDC System (der Nelson River Bipole 1 System in Manitoba, Kanada) entworfen sind, 1976 in Dienst gestellt worden sein. Bezüglich 2011 die Zwischeninsel ist die HVDC Verbindung zwischen den Nord- und Südinseln Neuseelands das letzte HVDC Hauptschema durch ein System des festen Zustands noch nicht ersetzte Betriebsquecksilberkreisbogen-Klappen (Ersatz thyristor Klappen sind erwartet, im September 2012 beauftragt zu werden).

Thyristor Klappen

Seit 1976 haben neue HVDC Systeme nur Halbleitergeräte, in den meisten Fällen thyristor Klappen verwendet. Wie Quecksilberkreisbogen-Klappen verlangen thyristors einen Außenstromkreis (in HVDC Anwendungen, das AC Macht-System selbst tut das), sie abzudrehen, und HVDC, der thyristor Klappen verwendet, ist deshalb auch bekannt als Linien-Commutated Konverter (LCC) HVDC und hat dieselben Beschränkungen.

Am 15. März 1979 hat ein thyristor direkte aktuelle Verbindung zwischen Cabora Bassa gestützt, und Johannesburg (1410 km, ±533 kV, 1920 MW) wurde angemacht. Obwohl die Elektronik 1974 durch AEG gebaut wurde, und BBC (Brown Boveri Company) und Siemens Partner im Projekt war, drehen sich die späten war ein Ergebnis des Bürgerkriegs.

Capacitor-Commutated Converters (CCC)

Linien-Commutated Konverter haben einige Beschränkungen in ihrem Gebrauch für HVDC Systeme, sich aus der Unfähigkeit des thyristor ergebend, Strom und sein Bedürfnis auf die Dauer von der Sperrspannung nach der Umdrehung - von (Umdrehung - von der Zeit) abzudrehen. Ein Versuch, diese Beschränkungen zu richten, ist "Capacitor-Commutated Converter (CCC)", der in einer kleinen Zahl von HVDC Systemen verwendet worden ist. Der CCC ist ein herkömmlicher, Linien-Commutated Konverter HVDC System mit thyristor Klappen, in die Reihe-Kondensatoren in die AC Linienverbindungen entweder auf der primären oder sekundären Seite des Konverter-Transformators eingefügt werden. Die Reihe-Kondensatoren gleichen teilweise "commutating Induktanz" des Konverters aus und helfen, Schuld-Ströme zu reduzieren. Das erlaubt einem kleineren "Erlöschen-Winkel", an einem inverter verwendet zu werden, die Voraussetzung für die reaktive Macht reduzierend.

Jedoch ist CCC nur eine Nische-Anwendung von HVDC wegen des Advents von Voltage-Sourced Converter (VSC) HVDC geblieben, der völlig das Bedürfnis seit einer Erlöschen-Zeit beseitigt.

Die Zukunft

Gemäß Sood können die nächsten 25 Jahre durch die "Kraft commutated Konverter" gut beherrscht werden (durch den er den oben erwähnten Kondensator commutated Konverter (CCC) und auch thyristor oder thyristor ähnliche Halbleiter mit Toren vorhat, die vom getrennten umschaltenden Schaltsystem, für die glattere umschaltende Antwort aktiv kontrolliert werden). Jedoch haben die Konverter der Kraft-commutated mit capacitative Umwandlung nie Nische-Gebrauch, wegen des schnellen Erscheinens der zweiten Tendenz heute, zu Gunsten von "selbst geführten Konvertern" entwachsen, die mehr komplizierte Halbleiter-Geräte verwenden, die durch die Tor-Handlung direkt abgedreht werden können. Diese selbst geführten Geräte schließen das isolierte Tor bipolar Transistoren (IGBT) und die Varianten des thyristor wie integrierter gate-commutated thyristor (IGCT) und Tor-Umdrehung - von thyristor (GTO) ein. Selbst geführte Konverter, die allgemeiner als "Konverter der Stromspannung-Sourced" (oder "Stromspannungsquelle-Konverter") bekannt sind, haben angefangen, 1997 mit dem experimentellen Hellsjön-Grängesberg-Projekt in Schweden, und am Ende von 2011 zu erscheinen, diese Technologie hatte ein bedeutendes Verhältnis des HVDC Marktes gewonnen. VSC HVDC Systeme wird wahrscheinlich schließlich alle einfachen mit Sitz in thyristor Systeme jetzt im Gebrauch sogar für sehr höchste Energieübertragungsgleichstrom-Anwendungen ersetzen.

Vorteile von HVDC über die AC Übertragung

Der Vorteil von HVDC ist die Fähigkeit, große Beträge der Macht über lange Entfernungen mit niedrigeren Kapitalkosten und mit niedrigeren Verlusten zu übersenden, als AC. Abhängig vom Spannungspegel und den Baudetails werden Verluste als ungefähr 3 % pro 1,000 km angesetzt. Hochspannung direkte aktuelle Übertragung erlaubt effizienten Gebrauch von Energiequellen, die von Lastzentren entfernt sind.

In mehreren Anwendungen ist HVDC wirksamer als AC Übertragung. Beispiele schließen ein:

• Unterseeische Kabel, wo hohe Kapazität zusätzliche AC Verluste verursacht. (z.B, 250 km Baltisches Kabel zwischen Schweden und Deutschland, die 600 km Kabel von NorNed zwischen Norwegen und den Niederlanden, und 290 km Basslink zwischen dem australischen Festland und Tasmanien)
• Endpunkt-zu-Endpunkt-Hauptteil-Energieübertragung des langen Ziehens ohne Zwischen'Klapse', zum Beispiel, in entfernten Gebieten
• Die Erhöhung der Kapazität eines vorhandenen Macht-Bratrostes in Situationen, wo zusätzliche Leitungen schwierig oder teuer sind, um zu installieren
• Energieübertragung und Stabilisierung zwischen unsynchronisierten AC Verteilersystemen
• Das Anschließen eines entfernten Erzeugen-Werks zum Vertriebsbratrost, zum Beispiel das System von Nelson River DC Transmission
• Das Stabilisieren vorherrschend AC Macht-Bratrost, ohne zukünftigen kurzen Stromkreis-Strom zu vergrößern
• Das Reduzieren der Linie gekostet. HVDC braucht weniger Leiter, weil es kein Bedürfnis gibt, vielfache Phasen zu unterstützen. Außerdem können dünnere Leiter verwendet werden, da HVDC unter der Hautwirkung nicht leidet
• Erleichtern Sie Energieübertragung zwischen verschiedenen Ländern, die AC an sich unterscheidenden Frequenzen verwenden
• Synchronisieren Sie AC, der von erneuerbaren Energiequellen erzeugt ist

Lange unterseeisch / haben unterirdische Hochspannungskabel eine hohe elektrische Kapazität, da die Leiter durch eine relativ dünne Schicht der Isolierung und einer Metallscheide umgeben werden, während die umfassende Länge des Kabels das Gebiet zwischen den Leitern multipliziert. Die Geometrie ist die eines langen koaxialen Kondensators. Wo Wechselstrom für die Kabelübertragung verwendet wird, erscheint diese Kapazität in der Parallele mit der Last. Zusätzlicher Strom muss im Kabel fließen, um die Kabelkapazität zu beladen, die zusätzliche Verluste in den Leitern des Kabels erzeugt. Zusätzlich gibt es einen dielektrischen Verlust-Bestandteil im Material der Kabelisolierung, die Macht verbraucht.

Jedoch, wenn direkter Strom verwendet wird, wird die Kabelkapazität nur beladen, wenn das Kabel zuerst gekräftigt wird, oder wenn die Stromspannung geändert wird; es gibt keinen zusätzlichen erforderlichen Steady-Statestrom. Für ein langes AC unterseeisches Kabel konnte die komplette aktuelle Tragfähigkeit des Leiters verwendet werden, um den stürmenden Strom allein zu liefern. Das Kabelkapazitätsproblem beschränkt die Länge- und Macht-Tragfähigkeit von AC Kabeln. Gleichstrom-Kabel haben keine solche Beschränkung, und werden im Wesentlichen durch nur das Gesetz des Ohms gebunden. Obwohl ein Gleichstrom-Leckage-Strom fortsetzt, durch die dielektrischen Isolatoren zu fließen, ist das im Vergleich zur Kabelschätzung und viel weniger sehr klein als mit AC Übertragungskabeln.

HVDC kann mehr Macht pro Leiter tragen, weil, für eine gegebene Macht-Schätzung, die unveränderliche Stromspannung in einer Gleichstrom-Linie dasselbe als die Maximalstromspannung in einer AC Linie ist. Die in einem AC System gelieferte Macht wird durch die Wurzel Mittelquadrat (RMS) einer AC Stromspannung definiert, aber RMS ist nur ungefähr 71 % der Maximalstromspannung. Die Maximalstromspannung von AC bestimmt die wirkliche Isolierungsdicke und den Leiter-Abstand. Weil Gleichstrom an einer unveränderlichen maximalen Stromspannung funktioniert, erlaubt das vorhandenen Übertragungsliniengängen mit ebenso großen Leitern und Isolierung, mehr Macht in ein Gebiet des hohen Macht-Verbrauchs zu tragen, als AC, der Kosten senken kann.

Weil HVDC Energieübertragung zwischen unsynchronisierten AC Verteilersystemen erlaubt, kann es helfen, Systemstabilität zu vergrößern, indem es fallende Misserfolge gehindert wird, sich von einem Teil eines breiteren Energieübertragungsbratrostes zu einem anderen fortzupflanzen. Änderungen in der Last, die Teile eines AC Netzes veranlassen würde, unsynchronisiert und getrennt zu werden, würden keine Gleichstrom-Verbindung, und der Macht-Fluss ähnlich betreffen die Gleichstrom-Verbindung würde dazu neigen, das AC Netz zu stabilisieren. Der Umfang und die Richtung der Macht fließen durch eine Gleichstrom-Verbindung kann direkt befohlen, und wie erforderlich, geändert werden die AC Netze an jedem Ende der Gleichstrom-Verbindung unterstützen. Das hat viele Macht-Computersystemoperateure veranlasst, über breiteren Gebrauch der HVDC Technologie für seine Stabilitätsvorteile allein nachzudenken.

Nachteile

Die Nachteile von HVDC sind in Konvertierung, Schaltung, Kontrolle, Verfügbarkeit und Wartung.

HVDC ist weniger zuverlässig und hat niedrigere Verfügbarkeit als Systeme des Wechselstroms (AC) hauptsächlich wegen der Extraumwandlungsausrüstung. Systeme des einzelnen Pols haben Verfügbarkeit von ungefähr 98.5 %, mit ungefähr einem Drittel der Ausfallzeit nicht geplant wegen Schulden. Mit der Schuld tolerante bipole Systeme stellen hohe Verfügbarkeit für 50 % der Verbindungskapazität zur Verfügung, aber die Verfügbarkeit der vollen Kapazität ist ungefähr 97 % bis 98 %.

Die erforderlichen statischen inverters sind teuer und haben Überlastbarkeit beschränkt. In kleineren Übertragungsentfernungen können die Verluste im statischen inverters größer sein als in einer AC Übertragungslinie. Die Kosten des inverters dürfen durch die Verminderungen von Linienaufbaukosten und niedrigerem Linienverlust nicht ausgeglichen werden.

Im Gegensatz zu AC Systemen ist Verständnis von Mehrendsystemen kompliziert, wie vorhandene Schemas zu Mehrendsystemen ausbreitet. Das Steuern des Macht-Flusses in einem Mehrendgleichstrom-System verlangt gute Kommunikation zwischen allen Terminals; Macht-Fluss muss durch das inverter Regelsystem statt des innewohnenden Scheinwiderstands und der Phase-Winkeleigenschaften der Übertragungslinie aktiv geregelt werden. Mehrendlinien sind selten. Man ist in der Operation an der Wasserdruckprüfung Québec - Übertragung von Neuengland von Radisson zum Sandigen Teich.

Ein anderes Beispiel ist die Verbindung von Festland Sardiniens Italien, die 1989 modifiziert wurde, um auch Macht zur Insel Korsika zur Verfügung zu stellen.

HVDC selbsttätige Unterbrecher sind schwierig zu bauen, weil ein Mechanismus in den selbsttätigen Unterbrecher eingeschlossen werden muss, um Strom zur Null zu zwingen, sonst funkend, und Kontakt-Tragen zu groß sein würde, um zuverlässige Schaltung zu erlauben.

Das Funktionieren eines HVDC Schemas verlangt, dass viele Ersatzteile häufig exklusiv für ein System behalten werden, weil HVDC Systeme weniger standardisiert werden, als sich AC Systeme und Technologie schneller ändern.

Kosten der Hochspannungsgleichstrom-Übertragung

Normalerweise setzen Hersteller wie Alstom, Siemens und ABB spezifische Kosteninformation eines besonderen Projektes nicht fest, da das eine kommerzielle Sache zwischen dem Hersteller und dem Kunden ist.

Kosten ändern sich weit abhängig von den Details des Projektes wie Macht-Schätzung, Stromkreis-Länge, oben gegen den Unterwasserweg, die Landkosten und die AC an jedem Terminal erforderlichen Netzverbesserungen. Eine ausführliche Einschätzung des Gleichstromes dagegen. AC Kosten können erforderlich sein, wo es keinen klaren technischen Vorteil für den Gleichstrom allein gibt und nur Volkswirtschaft die Auswahl steuert.

Jedoch haben einige Praktiker etwas Information ausgegeben, die vernünftig gut darauf gebaut werden kann:

Eine Ansage im April 2010 für eine 2,000 MW Linie, 64 km, zwischen Spanien und Frankreich, ist 700 Millionen Euro; das schließt die Kosten eines Tunnels durch die Pyrenäen ein.

Das Korrigieren und Umkehren

Bestandteile

Die meisten HVDC Systeme in der Operation basieren heute auf Linien-Commutated Konvertern. Früh haben statische Systeme Quecksilberkreisbogen-Berichtiger verwendet, die unzuverlässig waren und hohe Wartung verlangt haben. Zwei HVDC Systeme mit Quecksilberkreisbogen-Berichtigern sind noch im Betrieb (bezüglich 2008). Die thyristor Klappe wurde zuerst in HVDC Systemen in den 1960er Jahren verwendet. Der thyristor ist ein Halbleiterhalbleiter-Gerät, das der Diode, aber mit einem Extrakontrollterminal ähnlich ist, das verwendet wird, um das Gerät in einem besonderen Moment während des AC Zyklus einzuschalten. Das isolierte Tor bipolar Transistor (IGBT) wird jetzt auch verwendet, eine Stromspannung Sourced Konverter bildend, und bietet einfachere Kontrolle, reduzierte Obertöne und reduzierte Klappe-Kosten an.

Weil die Stromspannungen in HVDC Systemen, bis zu 800 kV in einigen Fällen, die Durchbruchsstromspannungen der Halbleiter-Geräte überschreiten, werden HVDC Konverter mit der großen Anzahl von Halbleitern der Reihe nach gebaut.

Die Kontrollstromkreise der niedrigen Stromspannung haben gepflegt, den thyristors und vom Bedürfnis einzuschalten, von der Hochspannungsgegenwart auf den Übertragungslinien isoliert zu werden. Das wird gewöhnlich optisch getan. In einem hybriden Regelsystem sendet die Kontrollelektronik der niedrigen Stromspannung Lichtimpulse entlang optischen Fasern zur Kontrollelektronik der hohen Seite. Ein anderes System, genannt das direkte leichte Auslösen, verzichtet auf den grössten Teil der Elektronik der hohen Seite stattdessen mit Lichtimpulsen von der Kontrollelektronik, um Licht-ausgelösten thyristors (LTTs) zu schalten, obwohl eine kleine Mithörelektronik-Einheit noch für den Schutz der Klappe erforderlich sein kann.

Ein ganzes Koppelglied wird allgemein eine Klappe ohne Rücksicht auf seinen Aufbau genannt.

Das Korrigieren und das Umkehren von Systemen

Korrektur und Inversion verwenden im Wesentlichen dieselbe Maschinerie. Viele Hilfsstationen (Konverter-Stationen) werden auf solche Art und Weise aufgestellt, dass sie als beide Berichtiger und inverters handeln können. Am AC beenden eine Reihe von Transformatoren, häufig drei physisch getrennte einzeln-phasige Transformatoren, isolieren die Station von der AC-Versorgung, um eine lokale Erde zur Verfügung zu stellen, und die richtige schließliche Gleichstrom-Stromspannung zu sichern. Die Produktion dieser Transformatoren wird dann mit einem durch mehrere Klappen gebildeten Brücke-Berichtiger verbunden. Die grundlegende Konfiguration verwendet sechs Klappen, jede der drei Phasen zu jeder der zwei Gleichstrom-Schienen verbindend. Jedoch, mit einer Phase ändern nur alle sechzig Grade, beträchtliche Obertöne bleiben auf den Gleichstrom-Schienen.

Eine Erhöhung dieser Konfiguration verwendet 12 Klappen (häufig bekannt als ein Zwölf-Pulse-System). Der AC wird in zwei getrennten drei Phase-Bedarf vor der Transformation gespalten. Einer der Sätze des Bedarfs wird dann konfiguriert, um einen Stern (wye) sekundär, der andere ein sekundäres Delta zu haben, einen dreißig Grad-Phase-Unterschied zwischen den zwei Sätzen von drei Phasen gründend. Mit zwölf Klappen, die jeden der zwei Sätze von drei Phasen zu den zwei Gleichstrom-Schienen verbinden, gibt es eine Phase-Änderung alle 30 Grade, und Obertöne werden beträchtlich reduziert.

Zusätzlich zu den Umwandlungstransformatoren und Klappe-Sätzen helfen verschiedene passive widerspenstige und reaktive Bestandteile Filterobertönen aus den Gleichstrom-Schienen.

Konfigurationen

Monopol und Erdrückkehr

In einer allgemeinen Konfiguration, genannt Monopol, wird eines der Terminals des Berichtigers mit dem Erdboden verbunden. Das andere Terminal, an einem Potenzial hoch oben oder unter der Erde, wird mit einer Übertragungslinie verbunden. Das earthed Terminal kann mit der entsprechenden Verbindung an der Umkehren-Station mittels eines zweiten Leiters verbunden werden.

Wenn kein metallischer Leiter, aktuelle Flüsse in der Erde zwischen den Erdelektroden an den zwei Stationen installiert wird. Deshalb ist es ein Typ der einzelnen Leitungserdrückkehr. Die Probleme Umgebungserdrückkehr-Strom schließen ein:

• Elektrochemische Korrosion von langen begrabenen Metallgegenständen wie Rohrleitungen
• Unterwassererdrückkehr-Elektroden im Meerwasser können Chlor erzeugen oder sonst Wasserchemie betreffen.
• Ein unausgeglichener aktueller Pfad kann auf ein magnetisches Nettofeld hinauslaufen, das magnetische Navigationskompasse für Schiffe betreffen kann, die ein Unterwasserkabel übertragen.

Diese Effekten können mit der Installation eines metallischen Rückleiters zwischen den zwei Enden der monopolaren Übertragungslinie beseitigt werden. Da ein Terminal der Konverter mit der Erde verbunden wird, braucht der Rückleiter nicht für die volle Übertragungsstromspannung isoliert zu werden, die es weniger kostspielig macht als der Hochspannungsleiter. Der Gebrauch eines metallischen Rückleiters wird gestützt auf technischen Wirtschafts- und Umweltfaktoren entschieden.

Moderne monopolare Systeme für reine Oberlinien tragen normalerweise 1,500 MW. Wenn unterirdische oder Unterwasserkabel verwendet werden, ist der typische Wert 600 MW.

Die meisten monopolaren Systeme werden für die Zukunft bipolar Vergrößerung entworfen. Übertragungslinientürme können entworfen werden, um zwei Leiter zu tragen, selbst wenn nur ein am Anfang für das Monopol-Übertragungssystem verwendet werden. Der zweite Leiter ist entweder unbenutzt, als Elektrode-Linie verwendet oder in der Parallele mit dem anderen (als im Falle des Baltischen Kabels) verbunden.

Bipolar

In der bipolar Übertragung wird ein Paar von Leitern, jeder an einem hohen Potenzial in Bezug auf den Boden in der entgegengesetzten Widersprüchlichkeit verwendet. Da diese Leiter für die volle Stromspannung isoliert werden müssen, sind Übertragungslinienkosten höher als ein Monopol mit einem Rückleiter. Jedoch gibt es mehrere Vorteile für die bipolar Übertragung, die es die attraktive Auswahl machen kann.

• Unter der normalen Last, den unwesentlichen erdaktuellen Flüssen, als im Fall von der monopolaren Übertragung mit einer metallischen Erdrückkehr. Das reduziert Erdrückverlust und Umwelteffekten.
• Wenn sich eine Schuld in einer Linie mit an jedem Ende der Linie installierten Erdrückelektroden entwickelt, kann ungefähr Hälfte der steuerpflichtigen Macht fortsetzen, das Verwenden der Erde als ein Rückpfad zu überfluten, in der monopolaren Weise funktionierend.
• Seitdem für eine gegebene Gesamtmacht, die jeden Leiter einer bipolar Linie abschätzt, trägt nur Hälfte des Stroms von monopolaren Linien, die Kosten des zweiten Leiters werden im Vergleich zu einer monopolaren Linie derselben Schätzung reduziert.
• Im sehr nachteiligen Terrain kann der zweite Leiter ein unabhängiger Satz von Übertragungstürmen fortgesetzt werden, so dass etwas Macht fortsetzen kann, übersandt zu werden, selbst wenn eine Linie beschädigt wird.

Ein bipolar System kann auch mit einem metallischen Erdrückleiter installiert werden.

Systeme von Bipolar können nicht weniger als 3,200 MW an Stromspannungen +/-600 kV tragen. Als ein Monopol am Anfang beauftragte Seekabel-Installationen können mit zusätzlichen Kabeln befördert und als ein bipole bedient werden.

Ein bipolar Schema kann durchgeführt werden, so dass die Widersprüchlichkeit von einer oder beiden Polen geändert werden kann. Das erlaubt die Operation als zwei parallele Monopole. Wenn ein Leiter scheitert, kann Übertragung noch an der reduzierten Kapazität weitergehen. Verluste können zunehmen, wenn Boden-Elektroden und Linien für den Extrastrom in dieser Weise nicht entworfen werden. Um Verluste in diesem Fall zu reduzieren, können umschaltende Zwischenstationen installiert werden, an dem Liniensegmente ausgeschaltet werden können oder parallelized. Das wurde an Inga-Shaba HVDC getan.

Zurück sich rückwärts zu bewegen

Eine zurück zum Rücken Station (oder B2B für den kurzen) ist ein Werk, in dem sowohl statischer inverters als auch Berichtiger im gemeinsamen Bereich gewöhnlich in demselben Gebäude sind. Die Länge der direkten aktuellen Linie wird so kurz behalten wie möglich. HVDC zurück zum Rücken Stationen werden für verwendet

• Kopplung von Elektrizitätshauptleitungen der verschiedenen Frequenz (als in Japan; und die GCC Verbindung zwischen den VAE [50 Hz] und Saudi-Arabien [60 Hz] im Bau in ±2009-2011)
• Kopplung zwei Netze derselben Sollfrequenz, aber keiner festen Phase-Beziehung (als bis 1995/96 in Etzenricht, Dürnrohr, Wien und der Vyborg HVDC Schema).
• verschiedene Frequenz und Phase-Zahl (zum Beispiel, als ein Ersatz für Traktionsstrom-Konverter-Werke)

Die Gleichstrom-Stromspannung im Zwischenstromkreis kann frei an HVDC zurück zum Rücken Stationen wegen der kurzen Leiter-Länge ausgewählt werden. Die Gleichstrom-Stromspannung ist so niedrig wie möglich, um einen kleinen Klappe-Saal zu bauen und Reihenschaltungen von Klappen zu vermeiden. Aus diesem Grund an HVDC zurück zum Rücken Stationsklappen mit der höchsten verfügbaren aktuellen Schätzung werden verwendet.

Systeme mit Übertragungslinien

Die allgemeinste Konfiguration einer HVDC-Verbindung ist zwei inverter/rectifier durch eine Oberstarkstromleitung verbundene Stationen. Das ist auch eine Konfiguration, die allgemein im Anschließen des unsynchronisierten Bratrostes, in der Energieübertragung des langen Ziehens, und in unterseeischen Kabeln verwendet ist.

HVDC Mehrendverbindungen, mehr als zwei Punkte verbindend, sind selten. Die Konfiguration von vielfachen Terminals kann Reihe, Parallele oder Hybride (eine Mischung der Reihe und Parallele) sein. Parallele Konfiguration neigt dazu, für große Höchststationen und Reihe für niedrigere Höchststationen verwendet zu werden. Ein Beispiel ist das 2,000 MW Quebec - 1992 geöffnetes Übertragungssystem von Neuengland, der zurzeit das HVDC größte Mehrendsystem in der Welt ist.

Tripole: Strom abstimmende Kontrolle

Ein Schema patentiert 2004 (Aktuelle Modulation von direkten aktuellen Übertragungslinien) ist für die Konvertierung von vorhandenen AC Übertragungslinien zu HVDC beabsichtigt. Zwei der drei Stromkreis-Leiter werden als ein bipole bedient. Der dritte Leiter wird als ein paralleler Monopol verwendet, der mit dem Umkehren von Klappen (oder parallelen Klappen ausgestattet ist, die in der Rückwidersprüchlichkeit verbunden sind). Der parallele Monopol erleichtert regelmäßig Strom von einem Pol oder dem anderen, Widersprüchlichkeit über eine Spanne von mehreren Minuten schaltend. Die bipole Leiter würden entweder zu 1.37 oder zu 0.37 ihrer Thermalgrenze mit dem parallelen Monopol geladen, der immer +/-1mal sein Thermalgrenze-Strom trägt. Die vereinigte RMS-Heizung der Wirkung besteht darin, als ob jeder der Leiter immer 1.0 seines steuerpflichtigen Stroms trägt. Das erlaubt schwereren Strömen, von den bipole Leitern und dem vollen Gebrauch des installierten dritten Leiters für die Energieübertragung getragen zu werden. Hohe Ströme können durch die Linienleiter in Umlauf gesetzt werden, selbst wenn Lastnachfrage für die Eliminierung des Eises niedrig ist.

, keine Tri-Pol-Konvertierungen sind in der Operation, obwohl eine Übertragungslinie in Indien zu bipole HVDC umgewandelt worden ist.

Quer-Skagerrak besteht aus 3 Polen, von denen 2 in der Parallele und dem dritten Gebrauch eine entgegengesetzte Widersprüchlichkeit mit einer höheren Übertragungsstromspannung geschaltet werden. Eine ähnliche Einordnung ist HVDC Zwischeninsel, aber es besteht aus 2 Parallele-geschalteten inverters, die in demselben Pol und einem dritten mit der entgegengesetzten Widersprüchlichkeit und höheren Operationsstromspannung fressen.

Korona-Entladung

Korona-Entladung ist die Entwicklung von Ionen in einer Flüssigkeit (wie Luft) durch die Anwesenheit eines starken elektrischen Feldes. Elektronen werden von neutraler Luft gerissen, und entweder die positiven Ionen oder die Elektronen werden vom Leiter angezogen, während die beladenen Partikeln treiben. Diese Wirkung kann beträchtlichen Macht-Verlust verursachen, hörbar und Radiofrequenz-Einmischung schaffen, toxische Zusammensetzungen wie Oxyde des Stickstoffs und Ozons erzeugen, und das Funken hervorbringen.

Sowohl AC als auch Gleichstrom-Übertragungslinien können Koronen, im ehemaligen Fall in der Form von schwingenden Partikeln, in den Letzteren ein unveränderlicher Wind erzeugen. Wegen der um die Leiter gebildeten Raumanklage kann ein HVDC System ungefähr Hälfte des Verlustes pro Einheitslänge einer Hochspannung AC System haben, das denselben Betrag der Macht trägt. Mit der monopolaren Übertragung führt die Wahl der Widersprüchlichkeit des gekräftigten Leiters zu einem Grad der Kontrolle über die Korona-Entladung. Insbesondere die Widersprüchlichkeit der ausgestrahlten Ionen kann kontrolliert werden, der eine Umweltauswirkung auf der particulate Kondensation haben kann. (Partikeln der verschiedenen Widersprüchlichkeit haben einen verschiedenen mittelfreien Pfad.) Erzeugen negative Koronen beträchtlich mehr Ozon als positive Koronen, und erzeugen ihn weiter in Windrichtung der Starkstromleitung, das Potenzial für Gesundheitseffekten schaffend. Der Gebrauch einer positiven Stromspannung wird die Ozon-Einflüsse des Monopols HVDC Starkstromleitungen reduzieren.

Anwendungen

Übersicht

Die Steuerbarkeit des aktuellen Flusses HVDC Berichtiger und inverters, ihre Anwendung im Anschließen von unsynchronisierten Netzen und ihren Anwendungen in effizienten Seekabeln bedeuten, dass HVDC Kabel häufig an nationalen Grenzen für den Austausch der Macht verwendet werden (in Nordamerika teilen HVDC Verbindungen viel Kanada und die Vereinigten Staaten in mehrere elektrische Gebiete, die nationale Grenzen durchqueren, obwohl der Zweck dieser Verbindungen noch ist, unsynchronisierten AC Bratrost mit einander zu verbinden). Küstennahe windfarms verlangen auch unterseeische Kabel, und ihre Turbinen werden unsynchronisiert. In sehr Langstreckenverbindungen zwischen gerade zwei Punkten, zum Beispiel Energieübertragung von einem großen hydroelektrischen Kraftwerk an einer entfernten Seite zu einem städtischen Gebiet, ist es von großem Interesse und mehreren Schemas von diesen Art wurde gebaut. Für Verbindungen nach Sibirien, Kanada und dem skandinavischen Norden, kann es sein, weil das Ergebnis von verminderten Linienkosten von HVDC auch von Interesse macht, aber jedoch wurde keine solche Verbindung begriffen, weil inverters teuer sind, sieh Liste von HVDC-Projekten. Andere Anwendungen sind überall in diesem Artikel bemerkt worden.

AC Netzverbindungen

AC Übertragungslinien können nur synchronisierte AC Netze miteinander verbinden, die an derselben Frequenz und in der Phase schwingen. Viele Gebiete, die Macht teilen möchten, haben Netze unsynchronisiert. Der Macht-Bratrost des Vereinigten Königreichs, Nordeuropas und des kontinentalen Europas wird in ein einzelnes synchronisiertes Netz nicht vereinigt. Japan hat 50-hz- und 60-Hz-Netze. Das kontinentale Nordamerika, während man an 60 Hz überall funktioniert, wird in Gebiete geteilt, die unsynchronisiert werden: Osten, Westen, Texas, Quebec und Alaska. Brasilien und Paraguay, die das enorme Itaipu Dammwasserkraftwerk teilen, funktionieren auf 60 Hz und 50 Hz beziehungsweise. Jedoch machen HVDC Systeme es möglich, unsynchronisierte AC Netze miteinander zu verbinden, und auch die Möglichkeit hinzuzufügen, AC Stromspannung und reaktiven Macht-Fluss zu kontrollieren.

Ein mit einer langen AC Übertragungslinie verbundener Generator kann nicht stabil werden und aus der Synchronisation mit einem entfernten AC Macht-System fallen. Eine HVDC Übertragungsverbindung kann es wirtschaftlich ausführbar machen, entfernte Generationsseiten zu verwenden. Windfarmen haben sich niedergelassen von der Küste kann HVDC Systeme verwenden, um Macht von vielfachen unsynchronisierten Generatoren für die Übertragung zur Küste durch ein Unterwasserkabel zu sammeln.

Im Allgemeinen, jedoch, wird eine HVDC Starkstromleitung zwei AC Gebiete des Bratrostes des Macht-Vertriebs miteinander verbinden. Maschinerie, um sich zwischen AC und Gleichstrom-Macht umzuwandeln, fügt beträchtliche Kosten in der Energieübertragung hinzu. Die Konvertierung von AC bis Gleichstrom ist als Korrektur, und vom Gleichstrom bis AC als Inversion bekannt. Über einer bestimmten Rentabilitätsentfernung (ungefähr 50 km für Seekabel, und vielleicht 600-800 km für Oberkabel) überwiegen die niedrigeren Kosten der HVDC elektrischen Leiter die Kosten der Elektronik.

Die Umwandlungselektronik präsentiert auch eine Gelegenheit, den Macht-Bratrost mittels des Steuerns des Umfangs und der Richtung des Macht-Flusses effektiv zu führen. Ein zusätzlicher Vorteil der Existenz von HVDC-Verbindungen ist deshalb potenzielle vergrößerte Stabilität im Übertragungsbratrost.

Erneuerbare Elektrizitätsautobahnen

Mehrere Studien haben die potenziellen Vorteile des sehr breiten Gebiets auf HVDC gestützter Superbratrost hervorgehoben, da sie die Effekten der Periodizität lindern können, indem sie im Durchschnitt betragen und Glanzschleifens die Produktionen der großen Anzahl geografisch verstreuter Windfarmen oder Sonnenfarmen. Die Studie von Czisch beschließt, dass ein Bratrost, der die Fransen Europas bedeckt, erneuerbare 100-%-Macht (70-%-Wind, 30-%-Biomasse) an in der Nähe von heutigen Preisen bringen konnte. Es hat Debatte über die technische Durchführbarkeit dieses Vorschlags und die politischen Gefahren gegeben, die an der Energieübertragung über eine Vielzahl von internationalen Grenzen beteiligt sind.

Der Aufbau solcher grünen Macht-Autobahnen wird in einem Weißbuch verteidigt, das von der amerikanischen Windkraft-Vereinigung und der Sonnenenergiewirtschaft-Vereinigung veröffentlicht wurde

Im Januar 2009 hat die Europäische Kommission € 300 Millionen vorgeschlagen, um die Entwicklung von HVDC-Verbindungen zwischen Irland, Großbritannien, den Niederlanden, Deutschland, Dänemark und Schweden zu subventionieren, weil sich ein Teil eines breiteren Paket-Unterstützens von € 1.2 Milliarden zu Landwind-Farmen und grenzüberschreitenden Zwischensteckern überall in Europa verbindet. Inzwischen hat die kürzlich gegründete Vereinigung Mittelmeeres einen mittelmeerischen Sonnenplan umarmt, große Beträge zu importieren, Sonnenmacht in Europa vom Nördlichen Afrika und dem Nahen Osten zu konzentrieren.

Voltage Sourced Converters (VSC)

Die Entwicklung des höheren steuerpflichtigen isolierten Tors bipolar Transistoren (IGBT), Tor-Umdrehung - von thyristors (GTO) und integriertem gate-commutated thyristors (IGCTs), hat kleinere HVDC Systeme wirtschaftlich gemacht. Diese können im vorhandenen AC Bratrost für ihre Rolle im Stabilisierungsmacht-Fluss ohne das zusätzliche installiert werden kurzschließen Strom, der durch eine zusätzliche AC Übertragungslinie erzeugt würde. Der Hersteller ABB nennt dieses Konzept "HVDC Licht", während Siemens ein ähnliches Konzept "HVDC PLUS" (Macht-Verbindung Universales System) und Alstom nennt, nennt ihr Produkt gestützt auf dieser Technologie "HVDC MaxSine". Sie haben den Gebrauch von HVDC unten zu Blöcken mindestens einige Zehnen von Megawatt und Linien mindestens einige Kerbe-Kilometer der Oberlinie erweitert. Es gibt mehrere verschiedene Varianten der Technologie von Voltage-Sourced Converter (VSC): die meisten "HVDC Licht" Installationen verwenden Pulsbreite-Modulation, aber die neusten Installationen, zusammen mit "HVDC PLUS" und "HVDC MaxSine", basieren auf der Mehrniveau-Schaltung.

Mehrniveau-Schaltung hat den Vorteil, dass es der harmonischen durchscheinenden Ausrüstung erlaubt, reduziert oder zusammen beseitigt zu werden. Im Moment bedecken die AC harmonischen Filter der typischen Linie Commutated Konverter-Stationen fast Hälfte des Gebiets der ganzen Station.

Siehe auch

• Die Liste von HVDC plant
• Hochspannungskabel
• Elektrode-Linie
• Elektrischer Pylon
• Europäischer Superbratrost
• Übertragungsschema von Lyon-Moutiers DC
• Statisches inverter Werk
• Unterseebootstromkabel
• Uno Lamm
• Klappe-Saal

Links

http://www.alstom.com/grid/HighVoltageDirectCurrent

• Weltbank, die Dokument über HVDC Systeme kurzfasst
• HVDC PLUS von Siemens
• UHVDC Herausforderungen, die von Siemens erklärt sind