Dziś jest środa, 28 czerwiec 2017 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.7442 -0.56% 1EUR 4.212 +0.01% 1GBP 4.7728 -0.5%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Przesuń się ku lepszemu
więcej
Firma Smart Automation Sp. z o.o. nowym Registered Partner w programie Partner Community.
więcej
Lidl powiększa swoją sieć stacji szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych w Polsce o kolejne urządzenia ABB
więcej
Aluminiowe Systemy Przeciwpożarowe
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
21 wrzesień 2017
54 Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu 
więcej
24 październik 2017
VIII Seminarium Eksploatacja Urządzeń Elektrycznych i Nieelektrycznych w strefach EX - Nowe Dyrektywy ATEX 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
29 marzec 2017.

Technologia - HVDC

Technologia - HVDC

Wstęp:
 Linie przesyłowe wysokiego napięcia prądu stałego stosuje się tam, gdzie ze względu na dużą odległość nie opłaca się zastosować linii wysokiego napięcia prądu przemiennego. Długość linii prądu przemiennego jest ograniczona, gdyż zachodzi zjawisko ładowania linii, szczególnie w liniach długich i słabo obciążonych. Zjawisko to przekłada się na pobór mocy biernej, a co za tym idzie straty energii nawet do 40%. Długość graniczna linii zależy od jej typu oraz obciążenia. Pojęcie długości granicznej nie dotyczy linii HVDC, gdyż ładowanie linii tego typu zachodzi tylko przy włączeniu zasilania lub podczas zmiany napięcia. Dzięki temu straty przesyłowe minimalizuje się do ok 7%. Technologia HVDC jest opłacalna w przypadku linii napowietrznych o długości powyżej 550 - 800km oraz linii kablowych (np. podmorskich) powyżej 50km. Dokładne wartości zależą od warunków lokalnych, wymagań dotyczących wykonania linii i charakterystyki współpracującego systemu prądu przemiennego. Decydujące znaczenie ma tutaj koszt budowy stacji przekształtnikowych, w tym koszt falowników wysokonapięciowych. Szacuje się, że koszty falowników i związanych z nimi urządzeń będą stopniowo maleć, co wpłynie na zmniejszenie się odległości, dla których linie HVDC są opłacalne. Linie napowietrzne prądu stałego mają konstrukcję i budowę znacznie prostszą i tańszą, niż linie prądu przemiennego o tej samej przepustowości, ponieważ słupy są lżejsze i wymagana jest mniejsza ilość przewodów i izolatorów. Brak zjawiska naskórkowości pozwala na większą obciążalność przewodów.
 Na świecie pionierem oraz potentatem w dziedzinie technologii przesyłu HVDC jest szwedzka firma Asea, wchodząca obecnie w skład grupy ABB. Inne liczące się firmy dostarczające rozwiązania HVDC, to Siemens, GE, Toshiba, Hitachi, Alstom.

Główne cechy HVDC:
Zalety:
- Przesył energii na znaczne odległości bez strat spowodowanych poborem mocy biernej na ładowanie linii.
- Bardziej opłacalne przy znacznych odległościach niż linie AC. Stacje przekształtnikowe są kosztowną inwestycją, jednak zmniejsza się koszt budowy linii.
-Możliwość szybkiej zmiany kierunku płynącego prądu (nawet 1,3s).
- Możliwość połączenia różnych systemów elektroenergetycznych (np. 330kV i 400kV) przy zachowaniu ich niezależności. Przepływ mocy jest kontrolowany automatycznie, w zależności od warunków. Awaria w jednym z systemów nie spowoduje awarii w drugim.
-Zmniejszone negatywne oddziaływanie na środowisko w porównaniu do linii AC(mniejsze pole elektryczne i magnetyczne w okolicy linii).

Wady:
- Konieczność stosowania dedykowanych, drogich stacji przekształtnikowych.
-Przy mniejszych dystansach straty mocy w stacji przekształtnikowej przewyższają zysk.
- Mniejsza niezawodność, oraz dostępność mocy w porównaniu z liniami AC.
- Niewielka przeciążalność stacji przekształtnikowych.
-Niski stopień standaryzacji. Konieczność magazynowania części zamiennych często przeznaczonych wyłącznie dla potrzeb konkretnego systemu. Technologia systemów HVDC jest w fazie rozwoju, dlatego poszczególne realizacje znacznie różnią się od siebie.
-W przypadku podwodnych kabli jednobiegunowych, po obu stronach linii wkopuje się elektrody (anody). Wokół elektrod wydziela się chlor, który działa szkodliwie na otoczenie. Obecnie odchodzi się od tego rozwiązania na rzecz kabli dwubiegunowych z żyłą powrotną (np. linia SwePol).
-Budowa i obsługa (rozdział mocy) systemów wieloprzyłączeniowych jest skomplikowana. W praktyce takie systemy występują rzadko.
-Ponieważ przebieg prądu stałego nie przechodzi przez zero w sposób naturalny, budowa wyłącznika do zastosowań HVDC jest problematyczna.

HVDC na świecie:
Na świecie linie HVDC znajdują zastosowanie tam, gdzie energia przesyłana jest na największe odległości, np. z elektrowni wiatrowych znajdujących się na oceanie na kontynent (offshore). Na całym świecie znajduje się kilkadziesiąt linii HVDC. Najdłuższa z nich znajduje się obecnie w Brazylii. Linia Rio Madeira, o długości ok 2500km została oddana do użytku w roku 2012. Posiada ona zdolność przesyłową na poziomie 6300MW przy napięciu +-600kV. ABB na potrzeby tej linii dostarczyło dwie stacje konwerterowe po 3150MW położone na obu końcach linii, oraz stację 800 MW back-to-back, która przesyła energię do otaczającej sieci prądu przemiennego w północno-zachodniej Brazylii. Jest to druga taka linia w Brazylii, gdyż wcześniej - w połowie lat 80' ABB wybudowało linię HVDC Itaipu.

HVDC w Polsce:
 Obecnie na terenie Polski działają dwie transgraniczne linie HVDC. Pierwsza z nich, SwePol link, oddana w roku 2000 łączy miejscowości Wierzbięcin w Polsce oraz Karlshamn w Szwecji. Druga, to linia HVDC LitPol link,  łącząca po stronie Polski Ełk z litewską miejscowością Alytus. Obie linie zamykają tzw. energetyczny pierścień bałtycki.

SwePol link:
 Jest to pierwsze połączenie elektroenergetyczne Polski ze Skandynawią, pierwsza w Polsce linia HVDC, oraz pierwsza linia morska, gdzie zastosowano kable powrotne zamiast elektrod. Gospodarka energetyczna Szwecji opiera się w dużej mierze na źródłach odnawialnych. Głównie są to elektrownie wodne. W efekcie przy wystąpieniu mokrego lata, Szwecja posiada znaczne nadwyżki energetyczne, które dzięki połączeniu HVDC może przesłać w kierunku Polski. Linia może być także wykorzystana w razie awarii systemu energetycznego w którymś z państw.
 Zlecenie wykonania linii SwePol Link złożono w lipcu 1997 firmie ABB. Jego wartość to ok 260 mln dolarów. Oddanie linii do użytku nastąpiło latem 2000 roku. Obecnie połączenie jest własnością PSE-Operator oraz Svenska Kraftnat. Linia SwePol jest częścią sieci przesyłowej obu krajów.
 SwePol link jest częścią systemu przesyłowego łączącego kraje nadbałtyckie. Linia kablowa o napięciu 450kV DC jest położona pomiędzy półwyspem Stärnö w pobliżu Karlshamn w Szwecji a miejscowością Wierzbięcin w pobliżu Słupska w Polsce. Długość linii wynosi 254,05 km. Na lądzie kabel wkopano pod ziemię. Na odcinku morskim, w celu ochrony przed uszkodzeniem przez np. kotwicę statku, także wkopano pod ziemię ok 85% długości kabla. Linia biegnie około 1 metr poniżej dna morza.

Kolejne odcinki mają następujące długości:
- stacja przekształtnikowa Stärnö -> morze - 2,22 km
- odcinek podmorski - 239,28 km
- morze -> stacja przekształtnikowa Wierzbięcin - 12,55 km

 

 

Stacje przekształtnikowe to budynki o wysokości 20 metrów. Są wyposażone w przekształtnik w układzie  12-pulsowego mostka tyrystorowego. Jest on wykonany w formie trzech stosów o wysokości około 16 metrów zawierający łącznie 792 tyrystory. Posiada on opcje pracy w obu kierunkach - jako falownik lub prostownik. 


Źródło: en.wikipedia.org

Przekształtniki posiadają filtry harmonicznych: 11, 13, 24 i 36. Filtry składają się z cewki indukcyjnej i kondensatora połączonych szeregowo. Filtry 11 i 13 harmonicznej posiadają samoregulację, natomiast pozostałe dwa filtry mają stałe parametry. Filtracja zapewnia kompensację mocy biernej o wartości 95 Mvar. Dodatkowo moc bierną kompensuje się za pomocą dwóch baterii kondensatorów po 95 Mvar każda. Układ chłodzony jest za pomocą mieszaniny wodno-glikolowej.

 Stacja przekształtnikowa w Stärnö znajduje się w bliskiej odległości od rozdzielni prądu przemiennego Karlshahm, dzięki temu zaoszczędzono na budowie przyłącza. Wybudowano jedynie dodatkowe pole rozdzielni. Stacja jest położona w dawnym kamieniołomie, niedaleko czynnej elektrowni węglowej.
 Po stronie polskiej wybudowano w miejscowości Wierzbięcin stację przekształtnikową, oraz stację prądu przemiennego 400/100 kV. Została ona wybudowana w rekordowym czasie 12 miesięcy. Po rozcięciu linii napowietrznej 400 kV Dunowo -Żarnowiec, wprowadzono ją do rozdzielni w Wierzbięcinie. Powierzchnia tego zespołu to w sumie 5 ha. Budynek stacji przekształtnikowej utrzymywany jest w niewielkim nadciśnieniu, w celu zapobiegania wnikaniu zanieczyszczeń.

LitPol Link:
 Połączenie HVDC o długości 341 km między systemami energetycznymi Polski oraz Litwy o mocy przesyłowej 500MW oraz napięciu +-70kV DC. Napięcie AC po stronie Polski wynosi 400kV, zaś po stronie Litwy 330kV. Jego budowa miała na celu zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego regionu poprzez domknięcie pierścienia bałtyckiego, integrację europejskich systemów energetycznych, oraz uniezależnienie gospodarki energetycznej Litwy od Rosji.
 ABB dostarczyło na potrzeby połączenia stacje konwerterowe wraz z oprzyrządowaniem: transformatory wysokonapięciowe, przekształtniki tyrystorowe itd.
  Połączenie zostało zrealizowane przez operatorów sieci elektroenergetycznych Litwy i Polski - Litgrid i Polskie Sieci Elektroenergetyczne. Na początku grudnia 2015 roku do użytku oddano etapu projektu, a więc połączenie o przepustowości 500 MW. Wartość inwestycji to 580 mln euro. Po stronie litewskiej koszty wynosiły 150 mln euro, zaś po stronie Polski 430 mln euro. Projekt został dofinansowany kwotą 213 mln euro w Polsce oraz 35 mln euro na Litwie.
 
LitPol Link 2:
 Obecnie rozważana jest rozbudowa kolejnego mostu energetycznego,  zwiększającego moc przesyłu do 2 tys. Mw i umożliwiającego synchronizację do 2025 r. Dwutorowa linia LitPol Link jest jedynym połączeniem krajów bałtyckich z Europą zachodnią. Nowa linia LitPol Link 2 pozwoli na większą integrację z sieciami Europy kontynentalnej, co jest jednym z warunków koniecznych w celu synchronizacji systemów przesyłowych. Przewiduje się, że połączenie energetyczne może rozpocząć bieg w okolicach Mariampolu, gdzie będzie zbudowana nowa stacja energetyczna, która będzie wytyczona w kierunku granicy polsko-litewskiej. Spółka, która przygotowuje studium, ma za zadanie zaproponować co najmniej cztery alternatywne przebiegi trasy linii, włączając miejsce budowy nowej stacji w Mariampolu. Przebieg linii ma być zaplanowany tak, aby przebiegał jak najdalej od obszarów zamieszkałych, obiektów dziedzictwa kulturowego, rezerwatów przyrody oraz innych obszarów chronionych.
 Pierwsze wyniki studium powinny być dostępne w grudniu tego roku. Analogiczne studium przygotowuje PSE Inwestycje, spółka zależna polskiego operatora systemu przesyłowego.

Tyrystory do zastosowań w technologii HVDC dostępne są tutaj
http://www.dacpol.eu/pl/tyrystory

Rafał Siedlar
www.dacpol.eu

Źródło: DACPOL Sp. z o.o.
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  www.ethernetprzemyslowy.pl  promienniki podczerwieni 

Krańcówka, krańcówki

Copyright © Energoelektronika.pl