Tại sao nên sử dụng cáp HVDC để truyền dẫn đường dài?

Sự khác biệt giữa đường dây trên không HVDC và đường dây trên không HVAC.

Trong hệ thống truyền tải DC hiện đại, chỉ có liên kết truyền tải là DC, hệ thống phát điện và hệ thống tiêu dùng vẫn là AC. Ở đầu gửi của đường truyền, nguồn điện xoay chiều từ hệ thống xoay chiều được gửi đến bộ chỉnh lưu thông qua máy biến áp chuyển đổi trong trạm chuyển đổi. Nó thay đổi nguồn điện xoay chiều cao áp thành nguồn điện một chiều điện áp cao và gửi nó đến đường dây truyền tải DC.

Nguồn DC được đưa đến biến tần ở trạm chuyển đổi ở đầu nhận thông qua đường truyền, làm thay đổi nguồn DC điện áp cao thành nguồn đường dây điện xoay chiều cao áp. Sau đó truyền tải điện năng tới hệ thống điện xoay chiều thông qua máy biến áp chuyển đổi. Trong hệ thống truyền tải DC, biến tần có thể được thực hiện để hoạt động ở trạng thái chỉnh lưu hoặc đảo ngược bằng cách điều khiển bộ chuyển đổi.

Truyền tải HVDC có nhiều ưu điểm so với truyền tải điện xoay chiều

1. Đường dây truyền tải HVDC tiết kiệm hơn đáng kể. Khi truyền cùng một công suất, dây được sử dụng trong đường dây truyền tải DC chỉ 1/2 ĐẾN 2/3 được sử dụng trong truyền tải AC. Đường dây truyền tải DC sử dụng hệ thống hai dây và so sánh với hệ thống ba dây, truyền tải điện xoay chiều ba pha, trong cùng điều kiện về mặt cắt dây và mật độ dòng điện của đường dây truyền tải. Nếu không xem xét đến tác dụng trên da, đường dây truyền tải và vật liệu cách nhiệt có thể được tiết kiệm khoảng 1/3 có cùng công suất điện.

Nếu tính đến hiệu ứng da và các tổn thất khác nhau, diện tích mặt cắt ngang của dây dùng để truyền tải cùng một nguồn điện xoay chiều lớn hơn hoặc bằng 1.33 lần diện tích mặt cắt ngang của dây được sử dụng để truyền DC. Vì thế, dây dùng để truyền DC gần bằng một nửa dây dùng cho truyền AC.

Trong đường truyền cáp, đường dây truyền tải DC cao áp không tạo ra dòng điện dung, trong khi đường truyền AC có dòng điện dung, gây ra tổn thất. Trong một số dịp đặc biệt, chẳng hạn như khi đường truyền đi qua eo biển, Phải sử dụng cáp DC.

Do tụ điện đồng trục hình thành giữa lõi cáp và đất, dòng điện dung không tải là cực kỳ đáng kể trong đường dây truyền tải điện áp cao xoay chiều. Trong đường truyền DC, không có dòng điện dung nào được thêm vào cáp vì sự dao động điện áp rất nhỏ.

3. Khi sử dụng truyền tải DC, hệ thống điện xoay chiều hai đầu đường dây không cần chạy đồng bộ, trong khi truyền tải AC phải chạy đồng bộ. Khi sử dụng truyền dẫn điện xoay chiều đường dài, có sự khác biệt đáng kể về pha của dòng điện ở cả hai đầu của hệ thống truyền tải điện xoay chiều.

Hai yếu tố này khiến hệ thống AC không đồng bộ và cần phải điều chỉnh bằng hệ thống bù phức tạp, lớn và công nghệ rất toàn diện.. Nếu không thì, dòng điện vòng mạnh có thể hình thành trong thiết bị và làm hỏng thiết bị, hoặc gây ngừng hoạt động do hoạt động không đồng bộ.

Khi sử dụng đường truyền DC để kết nối hai hệ thống AC, lưới điện xoay chiều ở cả hai đầu có thể hoạt động ở tần số và pha mà không cần điều chỉnh đồng bộ.

4. Hệ thống truyền tải điện HVDC dễ điều khiển và nhanh chóng, và tổn thất trong trường hợp hỏng hóc nhỏ hơn so với truyền tải điện xoay chiều. Nếu hai hệ thống AC được kết nối với nhau bằng đường dây AC, khi một ngắn mạch xảy ra ở một phía của hệ thống, phía bên kia phải cung cấp dòng điện ngắn mạch cho phía sự cố.

Vì thế, khả năng cắt dòng điện ngắn mạch của cầu dao ban đầu ở cả hai phía của hệ thống sẽ bị đe dọa và cần phải thay thế cầu dao. Nếu hai hệ thống AC được kết nối với nhau bằng đường truyền DC. Công suất mạch có thể được điều chỉnh nhanh chóng và dễ dàng nhờ sử dụng các thiết bị điều khiển bằng silicon, dòng điện ngắn mạch do đường dây truyền tải DC cung cấp cho hệ thống điện xoay chiều bị đoản mạch không lớn. Và dòng điện ngắn mạch của hệ thống AC phía sự cố gần như giống như khi không có kết nối. Vì thế, không cần thiết phải thay thế công tắc và thiết bị mang dòng nguyên bản ở cả hai bên.

5. Trong dự án truyền tải HVDC, mỗi cực được điều chỉnh độc lập và hoạt động mà không ảnh hưởng lẫn nhau.

Vì thế, khi một cực bị hỏng, chỉ có cực bị lỗi cần phải tắt và cột kia vẫn có thể cung cấp ít nhất 50% quyền lực. Tuy nhiên, trong đường dây truyền tải AC, một lỗi vĩnh viễn ở bất kỳ giai đoạn nào phải dẫn đến mất điện hoàn toàn đường dây.

ZMSWACABLES