Nagyfeszültségű egyenáramú átviteli hálózat
Jelmagyarázat:
Meglévő távvezeték
Építés alatt álló
Tervezett
A nagyfeszültségű egyenáramú átviteli hálózat (angol nyelven High voltage direct current power line, rövidítve HVDC, ismert még mint Power super highway)[1][2][3] egyenáramot használ elektromos áram nagy mennyiségű átviteléhez, ellentétben a hagyományos váltakozó áramú rendszerekkel.[4] 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. A HVDC jelenleg 100 kV és 800 kV közötti feszültséget használ, de Kínában 2019-re már 1100 kV-os feszültséggel szeretnék működtetni.
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.[5]
A világ 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.[6][7]
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. Az "áramháború" az USA-ban folyt Thomas Alva Edison DC-rendszere és George Westinghouse AC-rendszere között.[8]
Források
- ↑ ABB opens era of power superhighways. [2015. október 16-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2019. június 12.)
- ↑ Wind Power 'Superhighway' Could Help Transform Panhandle Into U.S. Energy Hub
- ↑ The Governance of Energy Megaprojects: Politics, Hubris and Energy Security (2013. július 1.). ISBN 9781781952542
- ↑ Arrillaga, Jos; High Voltage Direct Current Transmission, second edition, Institution of Electrical Engineers, ISBN 0 85296 941 4, 1998.
- ↑ Narain G. Hingorani in IEEE Spectrum magazine, 1996. [halott link]
- ↑ ABB wins orders of over $300 million for world's first 1,100 kV UHVDC power link in China. abb.com , 2016. július 19. (Hozzáférés: 2017. március 13.)
- ↑ What does it take to bring power to millions? – Changji-Guquan 1,100kV UHVDC (angol nyelven) (video). (Hozzáférés: 2023. január 9.)
- ↑ Maury Klein, The Power Makers: Steam, Electricity, and the Men Who Invented Modern America, Bloomsbury Publishing - 2010, page 259
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.
Kapcsolódó szócikkek
- HVDC projektek listája
További információk
A Wikimédia Commons tartalmaz Nagyfeszültségű egyenáramú átviteli hálózat témájú médiaállományokat.
- 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 SystemsInternational 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[halott link]
- UHVDC challenges explained from Siemens Archiválva 2013. január 14-i dátummal a Wayback Machine-ben
- 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
