המעבר הגלובלי לאנרגיה מתחדשת והצורך בחילופי כוח אמינים למרחקים ארוכים הציב שידור ישיר וולטאז' (HVDC) כאבן הפינה של תשתיות חשמל מודרניות. בלב הטכנולוגיה הזו הוא מכשיר רב עוצמה ועמידה: ה-HVDC, בעוד שטכנולוגיות חדשות יותר כמו פרויקט Insulated Bi Transistor (IG) צברו ביישומים ספציפיים, רשת ה-Hristor, אינה רק מעצבת את היתרונות התפעוליים של מערכות האבטחה הנוכחיות; היא רק עבור מערכות ההפעלה ה-Hristexitational-Hristexitivestitsected Gate BRAC, אלא גם היא רק עבור מערכות ההפעלה שלך, אשר אינן מכוונות הנוכחיות, אלא גם היא רק כדי לקדם את הגבולות התפעוליות של מערכת ההפעלה ה-Hristexitiveramstitsected Gatetexitamsected Gate BRADamsected Gate, אשר מופעלות, אשר מופעלות, אשר מופעלות, אשר מופעלות, אשר מופעלות, אשר מופעלות, כמו , אשר מופעלות, כמו , אשר מופעלות, כמו , אשר מופעלות, כמו , כמו , אשר מופעלות, אשר מופעלות, כמו , אשר מופעלות, אלא מערכת ניהולית של מערכות

יסודות ההו-DC Transmission

לפני בחינה של המחוקק עצמו, חיוני להבין את המערכת שהיא מאפשרת השידור HVDC מציע יתרונות טכניים וכלכליים נפרדים על מערכות מתקדמות של וולטאז' Alternating הנוכחית (HVAC) עבור יישומים ספציפיים.בניגוד ל- AC, שידור DC אינו סובל מהפסדי חשמל תגובתיים, אפקט העור, או הצורך בסינכרון קפדני בין רשתות מקושרות.

למה לבחור HVDC מעל HVAC?

ההחלטה לפרוס HVDC על HVAC מונעת על ידי כלכלת הנדסה ברורה.עבור העברת כוח רבת טווח, אובדן קו הקילומטר התחתון של DC מכבה את העלות הראשונית הגבוהה ביותר של תחנות המרת.יתר, HVDC קישורים מספקים ממשק מאויש באופן חד-משמעי בין רשתות ACHz סינכרוניות.

אנטומיה של מערכת HVDC

מערכת HVDC קלאסית כוללת שלושה מרכיבים עיקריים: תחנת המאמת, קו השידור או כבל, ואת תחנת המטורף.תחנת המשחרר להמיר את כוח AC מהרשת שולחת ל- DC.הכוח DC מועבר לאחר מכן על הקו. בקצה המקבל, תחנת ה-V-V-Retifier ממירת את כוח ה- DC חזרה לחשמל AC עבור הפצה.העבודה הקריטית בתוך ה-Recity ותחנות אלה מבוצעות באופן בלעדי של ה-HcapsCC (המופעלים) אשר מופעלות על ידי מתפקוד ה-HCC (מהפכה של קו ה-RCC) אשר מופעלים באופן בלעדי של קו ה-HRMLs-Ls-Ls-HRMS (מהפכה של קו ה-RCC) אשר מופעלת של קו ה-HDSRMLs) באופן בלעדי של קו ה-RCC.

שם הסרטון: The Semiconductor Power Switch

(המבנה של ה-ACCHRTOR הוא מכשיר תלת-ממדי (מבנה PNPN) עם מסוף שער חיצוני.זה מתואר לעתים קרובות כ-FLT:0latching מתגים של מחזור 1:1 (בצורה הנפוצה ביותר שלו בתוך HVDC, שלב השליטה על Thyristor (PCT), המכשיר יכול לחסום מתח בשני הכיוונים כאשר הוא מוחל על ידי זרם חיובי של סף זרם, לאחר שהוא מוחלף לתוך זרם אווירו של זרם, הוא בדרך כלל, לאחר שהוא הופך לחולל לתוך זרם של המערכת הנוכחית, הוא הופך להיות מהפך לחולל זרם של המערכת הנוכחית, לאחר שהוא הופך להיות מהפך לשחית, לאחר שהוא הופך להיות מהפך למול המערכת הנוכחית, לאחר שהוא הופך להיות מהפך לחולל תחת לחץ על ידי זרם לתוך זרם לתוך זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של זרם של המערכת הנוכחית, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר שהוא הופך להיות מהפך לשחמטם לתוך זרם של המערכת הנוכחית, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר שהוא הופך להיות מהפך למול המערכת הנוכחית, לאחר שהוא מהפך למול המערכת הנוכחית, לאחר מכן, לאחר שהוא מהפך לחוללורד לתוך זרם אל תוך כדי זרם אל

הפיזיקה של Thyristor Valve

למקדש יחיד יש גבול חסימת מתח ספציפי, בדרך כלל בטווח של 5 עד 8 kV. כדי להתמודד עם המתחים הגבוהים ביותר של מערכת שידור - לעתים קרובות 200 kV ל 800 kV, עם כמה מערכות אולטרה-גבוהות (UHVDC) מעל 1,100 kV - מאות מנדטים של משחתנים בודדים חייבים להיות מחוברים בסדרה.

תכנון שסתום חג המולד מציג אתגרים הנדסיים עצומים.ערמת הסדרה חייבת להשיג שיתוף מתח במקביל ושווה בכל מכשיר במהלך המדינה.זה דורש מעגלים מתוחכמות של סנובר (רשתות resistor-capacitor) ויחידות כונן שער מדויקות מאוד הגורם את כל האריסטוקרטים בערימה עם דיוק ברמה מיקרו-שנית.המבנה כולו מושעה בתוך אולם גדול, מבודד מקרקע, ומקרר על ידי החלפת מים עצומים ותפקודוחם.

תהליך השיתוף וההתקשרות

התנהגות הנצנץ של המקטור היא התכונה המרשימה של LCC-HVDC. ברגע שהטריגר השער מוחל, המכשיר מופעל והתנהלות לשארית חצי המחזור.הזרם בקו AC עובר באופן טבעי דרך אפס, שבו המחוקק מכבה את ה-ACVolret - בתחנת ה-iOS, התזמון של ההדק חייב להיות מתקדם לפני שה-Aquareper להזיז מספיק כדי להבטיח את השבר הזה הוא שוב סגור.

פונקציות ליבה בתחנת המרתר

שסתום חג המולד מסודרים בשלוש תצורה של גשר שלוש נקודות, בדרך כלל גשר 12-פולס. סידור זה משתמש בשני גשרים 6-pulse המחוברים בסדרה או במקביל בצד DC, עם גשר אחד ניזון על ידי מהפך wye-wye והשני על ידי מהפך wye-delta.זה יוצר שלב מדרגה 30 בין שני הגשרים, ביעילות מבטל את 5th ו-Wirth הרמונית דרישות נוכחיות שנוצרו על ידי תהליך סינון AC.

המונחים: AC to DC Conversion

בתחנת המבודד, שסתום חג המולד מתנהג כמו מתגים מבוקרים.על ידי התאמת זווית הירי (העיכוב בין הנקודה שבה השסתום מתחיל לחסום מתח קדימה ואת הנקודה שבה הדופק השער מוחל), המפעיל יכול לשלוט על המתח הממוצע DC. במהלך ניתוח מאמת רגיל, זווית הירי היא בדרך כלל בין 10 ל 20 מעלות.

המונחים: DC to AC Conversion

בתחנת ה-Intverter, התהליך הפוך.זווית הירי מתקדמת כך שהשסתום מופעל לפני מעבר המתח אפס (כלומר זווית הירי גדולה מ-90 מעלות, בדרך כלל בין 140 ל-150 מעלות) זה דורש מקור מתח DC גבוה יותר מאשר מתח מערכת AC כדי לכפות זרם נוכחי נגד ה-F של מערכת AC.המנע משליטה על ההכחדה (או זווית) כדי לשמור על שולי בין השבר הקריטי לתפקוד של ה-F של ה-APT-F של ה-F של המערכת ה-F של ה-F של ה-F של ה-APTF של ה-ACT.

LCC לעומת VSC: Thyristors vs. IGBTs

חלוקה בסיסית קיימת בטכנולוגיית HVDC בין מערכות LCC באמצעות מערכיך ומערכות וולטאג'ר (VSC) באמצעות IGBTs. לכל טכנולוגיה יש מאפיינים ייחודיים שהופכים אותה מתאימה ליישומים שונים.

מתי להשתמש בטכנולוגיית LCC-HVDC

LCC-HVhangDC הוא הטכנולוגיה של בחירה עבור כוח גבוה מאוד (לעתים קרובות עד 6,400 MW עבור קישור דו קוטבי יחיד) ומתח גבוה מאוד (עד 1,100 kV) היתרונות שלה כוללים את ההפסדים המוליכים הנמוכים ביותר של כל טכנולוגיה שלמוליכים למחצה (כ 0.7% של כוח המועבר לתחנת המרתר), אמינות מוכחת לאורך עשרות שנים של פעולה, ואת היכולת להתמודד עם עומס עצום על פני שטח ארוך טווח L-HCC הוא שילוב של חיבורים עבור צוללות, וגרסאות רחבות עבור רשתות בין יבשתיות, ו-יבשתיות עבור צפון-יבשתיות עבור צוללות עבור צוללות, ו-יבשתיות עבור צוללות, ו-יבשתיות עבור צוללות גדולות עבור קווי הגבול, ו-יבשתיות עבור צוללות רחבות עבור קווי רוחביות עבור RCC-יבשתיות, ו-יבשתיות עבור קווי רוחביות עבור צוללות.

עם זאת, LCC יש מגבלות.זה דורש רשת AC חזקה יחסית בשני הקצוות לספק את המתח המתנוסס ולספוג כוח תגובתי.מכיוון שהמשיח אינו יכול לכבות את זרם השער (זה רק מופעל), המרת CLC צורכת כוח תגובתי, הדורש בנקים גדולים ויקרים של מסנן AC ובנקים חרישיים LCC פגיעים גם לכישלונות בזמן תקלות AC.

עליית VSC ו- Future Hybrid Systems

VSC-HVDC משתמשת ב- IGBTs, אשר ניתן לכבותה ולהיפטר ברצון.זה מספק גמישות מבצעית משמעותית: VSC יכול לשלוט באופן עצמאי בכוח פעיל ופעולתי, הוא יכול להיות שחור-סטאר רשת AC מת, והוא אינו דורש תמיכה רשת חזקה של ACCC, כאשר יכולת שליטה מלאה של מערכות אוויריות אוויריות אוויריות אלחוטיות, ללא יכולת מוגבלת ושחורה היא חיונית.

היתרונות של Thyristor מבוסס HVDC

עבור יישומים שבהם הוא מתאים, LCC-HVDC מבוסס על Thyristor מציע יתרונות משכנעים המבטיחים את הדומיננטיות המתמשכת שלה בתמסורת כוח גבוהה.

כוח בולק ויציבות

ה-theristor הוא המכשיר המוליכים למחצה בעל הכוח הגבוה ביותר הזמין.LCC-HVDC קישורים יכולים לשדר ביעילות 8,000 מגה-וואט או יותר על קו דו קוטבי אחד עם הפסדים נמוכים יותר מאשר שידור AC קונבנציונלי לאורך מרחקים ארוכים.היכולת של ניהול החשמל של השחקים חיונית למושגים העליגריד הגלובליים שמטרתם להעביר אנרגיה מתחדשת מרחוק ומשאבים רוח למרכזי עומס מרוחקים.

אמינות וארוכות

טכנולוגיית LCC-HVDC יש תיעוד מסלול המשתרע על פני חמישה עשורים.תחנות המרתר הראו כי שיעורי זמינות מעל 99% עבור קישורים מנוצלים מאוד. Thyristor שסתום את עצמם עמידים מאוד, עם מערכות קירור נאותות המאפשרות למחזור חיים מבצעי מעל 30 שנים. החיים התפעוליים ארוכים אלה מספקים חיזוי פיננסי עבור מימון פרויקטים, מה שהופך את LCC-HDC לסיכון נמוך להשקעות תשתיות גדולות.

אחריות כלכלית למרחקים ארוכים

בעוד תחנות המרתר יקרות, העלות של קו השידור DC עצמו נמוכה יותר מאשר קו AC שווה ערך (כיוון שרק שני מוליכים נדרשים לקו דו קוטבי, ואין פיצוי תגובתי נדרש לאורך המסלול) עבור קווים מעל פני יותר מ-600 ק"מ, העלות הכוללת (שורה פלוס תחנות המרתר) נמוכה יותר עבור כבלי HVDC.

אתגרים תפעוליים ואסטרטגיות מייגציה

מהנדסים שעובדים עם LCC-HVDC חייבים להתמודד עם אתגרים טכניים רבים מובנים כדי להבטיח ניתוח מערכת יציבה ואמינה.

כישלונות תקשורת

ההפרעה הנפוצה ביותר במערכות LCC-HVDC היא כישלון הנסיעות.זה קורה כאשר המטורף אינו מעביר בהצלחה זרם מסתום אחד למשנהו.זה בדרך כלל מופעל על ידי dip מתח, שינוי שלב, או עיוות הרמוני על האוטובוס AC. a t תוצאות של כשלי הפעלה במעגל קצר DC, מה שגורם זרם DC לזינוק ולהתמוטטות למתחים עבור כמה אסטרטגיות אינטנסיביות בדרך כלל יכול להיות מתפקוד מהיר של מערכת הפעלה מהירה של לחץ, תוך כדי שיפור חוזר של לחץ, תוך כדי שיפור חוזר של לחץ.

דרישות כוח תגובתיות ופילטר הרמוני

המרת LCC צריכה להיות כוח תגובתי, בדרך כלל כ 50-60% מהכוח הפעיל המועבר.כוח השבירה הזה חייב להיות מסופק על ידי מערכת AC מחוברת או על ידי בנקים קיבולטור באתר.הפעולה של ההלכים גם מייצרת הרמוניות אופייניות. גשר 12-פולס מייצר 12k + / 1 הרמוניות בצד AC ו 12konics בצד DC אלה יש להסיר נזקי המערכת פסיבית חייב להיות מפילטרים של המערכת האקולוגית.

ניהול ארס

הרמות הגבוהות בשסתום LCC מייצרות חום משמעותי בתוך סיליקון וואטרים. Thyristors הם רגישים טמפרטורה שלילית; אם טמפרטורת הצומת עולה על גבולות עיצוב, המכשיר יכול להיכשל באופן קטסטרופלי.מערכת הקירור היא מערכת תת-מערכת קריטית. מערכות קירור מים מבוזרות להפיץ את המים ישירות לפני כיור החום המצורף לכל אחד שלך, הסרת החום להחלפה חיצונית.

הנוף העתידי: Thyristors in the Energy Transition

רחוק מלהיות טכנולוגיה מורשת, המחוקק עובר פיתוח מתמשך כדי לענות על הדרישות של רשת המאה ה -21.

טכנולוגיית Thyristor

גרסאות חדשות יותר כגון Integrated Gate-Commutated Thyristor (IGCT) ואת Emitter Turn-Off Thyristor (ETO) מטשטשות את הקו בין שלךריסים ו IGBTs. מכשירים אלה לשמור על הפסדים התנהגות נמוכה וטיפוח צפיפות גבוהה של Thyristor אבל לקבל את היכולת לכבות את השער הנוכחי, בדומה IGBT זה מאפשר להם להיות מובחן ביישומים מתקדמים יותר ו- VGVHDR.

תפקיד בסופרגרואידים ושילוב מחודש

מעבר האנרגיה הגלובלי דורש בנייה של supergrids בקנה מידה יבשתי כדי לאזן את יכולת הרוח וכוח השמש.סופרגרואידים אלה ידרוש קישוריות לטווח ארוך, בעלות גבוהה להעביר אנרגיה מרוח offshore בים הצפוני כדי הידרו כוח בסקנדינביה, או מחוות השמש בצפון אפריקה כדי לטעון מרכזי באירופה.

יתר על כן, LCC-HVDC אידיאלי לחיבור משאבים מתחדשים גדולים ומרוחקים כמו סכרים הידרואלקטריים או צמחי כוח סולאריים מרוכזים, שבו הכוח צפוי ונגרם רחוק ממרכזי עומס.ביישומים אלה, יעילות גבוהה ואמינות של הממירים המבוססים על Thyristor מתרגמים ישירות בעלויות אנרגיה נמוכות יותר.

מסקנה

Thyristor כבר הטכנולוגיה המאפשרת העברת כוח HVDC במשך יותר מ-50 שנה, ומלכותו רחוקה יותר מזה. בעוד טכנולוגיית VSC מבוססת IGBT פתחה יישומים חדשים עבור HVDC, במיוחד ברוח offshore ורשתות רב טווחי טווח, המחוקק נותר המכשיר היחיד המסוגל לטפל ברמות הכוח הגבוהות ביותר עם ההפסדים הנמוכים ביותר שלו, עלותה, יעילות, ולהבטיח כי מערכת אנרגיה מתחדשת הנדרשת כדי לשמור על פני עשורים יהיה צורך חיוני כדי לשמור על פני השטח של אנרגיה מתחדשת.