دانلود تحقیق معرفی شبکه های HVDC , AC و تکنولوژی انتقال DC با ولتاژ بالا

ابداع کلیدهای جیوه ای فشار قوی در پنجاه سال قبل مسیر توسعه تکنولوژی انتقال HVDC را هموار کرد. تا سال 1945، اولین لینک DC تجاری با موفقیت بکار گرفته شده بود و نمونه های بزرگتری در حال تولید بود. موقعیت تکنولوژی جدید موجب گردید که تحقیقات و تلاشها به سمت ساخت کلیدهای نیمه هادی پیش رود و تا اواسط دهه 60، این کلیدها جایگزین کلیدهای قوس جیوه ی شدند. بعد تاریخی و پیشرفت های فنی تکنولوژی HVDC بطور مفصل در مراجع بیان گردیده است. پیشرفت های قال توجه در بهبود قابلیت اطمینان و ظرفیت کلیدهای تایریستوری موجب کاهش هزینه مبدل ها در مسافت‌های انتقال و در نتیجه افزایش قدرت رقابت طرح های DC شده است.

در هر حال عدم امکان خاموش کردن تایریستورها محدودیت مهمی در ملاحظات مربوط به توان راکتیو و کنترل آن پدید می آورد. این محدودیت موجب ظهور تجهیزات الکترونیک قدرت با قابلیت های کنترلی بیشتر شده است برای نمونه IGBT , GTO، اما تا لحظه نوشتن این مطالب، هیچکدام از این دو بدلیل ظرفیت مورد نیاز، نتوانسته اند رقیب تایریستور در طرح های HVDC با ظرفیت زیاد شود. از طرف دیگر ظرفیت این تجهیزات جدید امکان توسعه تکنولوژی فراهم آورده FACTS را- موضوع این کتاب- به منظور مقابله با مشکلات خاص موجود و با هزینه ای کمتر از هزینه HVDC فراهم آورده است.

طرح مباحث مربوط به انتقال DC در این کتاب متناقض به نظر می رسد زیرا اغلب  FACTS , HVDC در تکنولوژی رقیب محسوب می شوند. مشکل به تغییر نادرست از کلمه «انتقال» بر می گردد. انتقال معمولا بیانگر مسافت طولانی است در صورتیکه بخش بزرگی از لینک های DC موجود، اتصالات میانب با مسافت صفر هستند. امروز، مرزهای بین ادوات HVDC , FACTS، به نوع تجهیزات حالت جامد (تجهیزات حالت جامدی که در حال حاضر در HVDC بکار می روند، محدود به یکسوکننده های کنترل شده سیلیکونی می باشند) و ظرفیت طرح ارتباط دارد. بهرحال با بهبود ظرفیت و توانائی های تجهیزات جدید استفاده خواهد شد و در   FACTS سعی خواهد شد که کنترل توان بصورت مستقیم تری انجام شود مثلا با توسعه اتصال دهنده توان میانی آسنکرون، یعنی لینک HVDC پشت پشت. از این رو می توان لینک پشت به پشت را نیز جزء ادوات FACTS به حساب آورد و این فصل در مورد همین کاربرد HVDC است.

معرفی شبکه های HVDC , AC و تکنولوژی انتقال DC با ولتاژ بالا (HVDC)

اتصال سیستم های AC با لینک DC:

در مسافت های کمتر از مسافت break-even  باری اتصال در سیستم یا ناحیه مستقل استفاده از انتقال توان بصورت AC ترجیح داده می شود. برای این منظور باید برخی ملاحظات ضروری را که برخی از آنها در زیر آورده شده است رعایت کرد.

لینک باید ظرفیت کافی برای برقراری عبور توان در مقادیر موردنظر را داشته باشد و پس از وقوع اغتشاش سریعا به وضعیت قبل از اغتشاش باز گردد. وجود یا ساخت مراکز دیسپاچینگ با امکانات مخابراتی قابل اعتماد سریع. هر کدام از سیستمها باید قابلیت حفظ و کنترل فرکانس عادی را داشته باشد و از همین دو بایستی بتواند ذخیره چرخان بلند مدت و کوتاه مدت کافی فراهم آورد. معمولا در اکثر کشورها نواحی جداگانه با کمبود توان مواجه می شوند بویژه در زمان اوج مصرف که فرکانس شبکه بسیار پایین می ماند (حفظ ذخیره چرخان ممکن نیست). در چنین مواردی اتصال ناحیه های بوسیله اتصال میانی به صورت سنگرون بسیار مشکل است. برای اتصال میانی آسنکرون، دو انتخاب وجود داردک یکی بوسیله انتقال HVDC و دیگری بوسیله یک پست پشت به پشت HVDC. انتخاب اول یعنی انتقال HVDC زمانی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است که فاصله طولانی و مقدار انرژی تبادلی زیاد باشد. در حالتی که بخواهیم توان اضافی یک ناحیه را برای مدت کوتاهی به ناحیه دیگر انتقال دهیم و همچنین برای تقویت هر کدام از سیستم ها در مواقع اضطراری، HVDC 1شت به پشت انتخاب مناسب تری است.

مبدل HVDC:

برای تطابق لحظه ای ولتاژهای طرف AC , DC در فرآیند تبدیل (شکل 3-1)، باید امپرانس سری کافی در طرف AC , DC مبدل قرار داده شود. با روش پیشین، اغلب تبدیل منبع ولتاژ حاصل می گرددو تغییر جریان DC بوسیله کنترل تایریستور امکان پذیر است اگر راکتور هموار کنند بزرگی در طرف DC قرار داده شود، فقط پالس های جریان مستقیم ثابت از تجهیزات کلیدزنی عبور کرده  و به سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتور می رود. پس از آن، این پالس های جریان مطابق با نسبت تبدیل و اتصال ترانسفورماتور، به طرف اولیه انتقال داده شده و به این ترتیب یک مبدل جریان با امکان تنظیم ولتاژ مستقیم بوسیله کنترل تایریستور حاصل می شود. تبدیل ولتاژ در مبدل هی قوس جیوه بکار گرفته نشد زیرا حذف اغتشاش های تولید شده ناشی از قوس معکوس ناممکن بود.

تبدیل ولتاژ AC.DC

طرح های تایریستوری، تغییرات سریع منبع ولتاژ مستلزم استفاده از امپدانس سری بزرگ است که برای جبران توان راکتیو، مقرون به صرفه نیست، بنابراین دلایل، در طراحی مبدل های HVDC تبدیل جریان توضیح داده می شود. به منظور استفاده بهینه از مبدل و ولتاژ معکوس با پیک کم در دو سر کلیدهای مبدل، در مبدل های HVDC منحصرا از پل سه فاز شکل استفاده می شود. با طرح های HVDC، فقط از اتصالات ساده ترانسفورماتورها استفاده می شود. این امر بدلیل عایق های ترانسفورماتور است که باید قدرت تحمل ولتاژهای متناوب همراه با ولتاژهای مستقیم زیاد را داشته باشد. با استفاده از اتصالات موازی ترانسفورماتور ستاره/ مثلث و ستاره/ ستاره می توان به سهولت تعداد 12 پالس را بدست آورد در شکل است، پایین ترین مولفه جریان هارمونیکی مشخصه آن هارمونیک یازدهم بوده و هزینه فیلتر بطور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.