HVAC genellikle orantısız reaktif kompanzasyon olmadan elektriksel olarak yönetilebilen ve bir AC ağına doğrudan entegrasyondan yararlanan kablo bağlantılarına uyar. HVDC kablo uzunluğu arttıkça değer kazanır, aktarım kapasitesi, asenkron ızgaralar, veya kontrollü güç akışı, dönüştürücü istasyonlarını değerli kılar. Karar yalnızca uzaktan verilemez: rota türü, güç seviyesi, Gerilim, fazlalık, kayıplar, istasyon alanı, ağ davranışı, kablo yeterliliği, ve ömür boyu kullanılabilirlik tek bir iletim sistemi olarak değerlendirilmelidir.
Bu nedenle HVAC-HVDC çalışması ağ göreviyle başlar, katalog kablosuyla değil. Güç söz konusu olduğunda aynı rota farklı teknolojileri tercih edebilir., tazminat, beklenmedik durum, veya bağlantı gereksinimleri değiştiğinde.
Karar komple sistemler arasındadır, iki kablo etiketi değil
HVAC, sistem frekansında alternatif akım iletir. Bir kablo devresi normalde üç faz taşır ve transformatörler aracılığıyla bağlanır, şalt sistemi, reaktif güç ekipmanı, koruma, eklemler, ve sonlandırmalar. HVDC, gönderen uçta AC'yi DC'ye dönüştürür, gücü bir veya daha fazla kutup üzerinden iletir, daha sonra alıcı uçta onu tekrar AC'ye dönüştürür.
Bu ayrım önemlidir çünkü kablo karşılaştırmanın yalnızca bir parçasıdır. HVAC, rota kısıtlamasının çoğunu kablonun kapasitansı ve reaktif güç davranışına yerleştirir. HVDC önemli karmaşıklığı dönüştürücü istasyonlarına taşıyor, kontrol, soğutma, harmonikler, DC koruması, ve kablo dönüştürücü arayüzleri.
| Karar koşulu | HVAC genellikle değer kazanır | HVDC genellikle değer kazanır |
|---|---|---|
| Kablo uzunluğu | Kabul edilebilir şarj akımı ve telafisi ile orta uzunluk. | AC şarjının çok fazla kullanılabilir kapasite tükettiği uzun kara veya denizaltı kablosu. |
| Bağlı ağlar | Her iki uç da senkronize bir AC sisteminin parçası olarak çalışır. | Bağlantı, eşzamansız ağları birbirine bağlar veya sıkı bir şekilde kontrol edilen güç alışverişine ihtiyaç duyar. |
| Bağlantı düzeni | Ara AC bağlantıları veya örgülü ağ entegrasyonu önemlidir. | Noktadan noktaya toplu aktarım hakimdir. |
| Terminal ekipmanı | Geleneksel trafo merkezleri ve kompanzasyon pratiktir. | Dönüştürücü istasyonu maliyeti, ayak izi, kayıplar, ve bakımın sistem faydalarıyla doğrulanması. |
| Proje kısıtlaması | Terminallerdeki basitlik rota sınırlamalarına ağır basıyor. | Rota verimliliği ve kontrol edilebilirliği, terminal karmaşıklığından daha ağır basar. |
XWA yüksek gerilim güç kablosu serisi Ekstrüzyonlu HVAC kablo yapısı için bağlam sağlar. Bir AC tasarımının DC servisine yeniden atanabileceğinin kanıtı olarak okunmamalıdır.. DC kalifikasyonu farklı bir elektriksel stres ve test esasını takip eder.
Bir HVAC kablosu neden yararlı güç sağlamadan önce akım tüketir?
Güç kablosunun metalik ekranından veya kılıfından yalıtımla ayrılmış bir iletkeni vardır. Bu geometri rota boyunca dağıtılmış kapasitans yaratır. AC voltajı altında, elektrik alanı her döngüyü tersine çevirir, böylece kapasitif şarj akımı, alıcı taraf çok az aktif güç tüketse bile akmaya devam eder.
Şarj akımı frekansla birlikte artar, çalışma gerilimi, kablo kapasitesi, ve rota uzunluğu. İletken akım kapasitesini kaplar ve reaktif güç üretir. Rota uzadıkça, Kompanzasyon ve sistem tasarımı bu etkiyi ele almadıkça, aktif güç aktarımı için kablonun termal akım kapasitesinin daha azı kullanılabilir durumda kalır.
Şönt reaktörler, kablo uçlarında veya ara noktalarda reaktif gücü emebilir. Tazminat pratik bir HVAC yolunu uzatabilir, ancak altta yatan kapasitansın kaybolmasını sağlamaz. Reaktör konumu, anahtarlama, voltaj kontrolü, rezonans, geçici aşırı gerilim, platform alanı, kayıplar, ve beklenmedik durum davranışı sistem çalışmasının bir parçası haline gelir.
ENTSO-E, HVAC uzunluğundaki doğal kısıtlamalar olarak önemli kablo kapasitansını ve reaktif kompanzasyonu tanımlar. Eski endüstri rehberleri genellikle yaklaşık geçiş mesafelerini belirtir, ama bu sayılar teknolojiye ait, Gerilim, ve her çalışmada kullanılan varsayımlar. Bunlar evrensel tasarım sınırları değildir.
HVDC'nin rotadan kaldırdığı ve her iki uca eklediği şeyler
Bir DC kablosu sabit voltaja ulaştıktan sonra, AC frekansıyla ilişkili tekrarlayan kapasitif şarj akımını çekmez. Bu, uzun bir kablo yolunun aktif güç aktarımı için akım taşıma kapasitesini daha doğrudan kullanmasına olanak tanır. DC ayrıca sürekli çalışmada iletken yüzey etkisini de önler, gerçek bir kayıp karşılaştırmasının yine de seçilen iletkeni kullanması gerekmesine rağmen, sıcaklık, kutup düzenlemesi, aksesuarlar, ve dönüştürücü çalışma noktası.
Fayda, dönüşüm eklenerek elde edilir. Her terminal dönüştürücü transformatörleri içerebilir, güç elektronik valfleri, reaktörler, Gerektiğinde filtreler, şalt sistemi, kontrol ve koruma, soğutma, yardımcı güç, ve inşaat işleri. Bu varlıklar sermaye maliyetini artırır, istasyon ayak izi, dönüşüm kayıpları, planlı bakım, kaydedildi, ve arayüz riski.
HVDC ayrıca sistem davranışını da değiştirir. Güç akışı aktif olarak kontrol edilir. Asenkron AC ağları senkronize edilmeden güç alışverişinde bulunabilir. Gerilim kaynağı dönüştürücü sistemleri, tasarlanmış kontrol zarfları dahilinde zayıf ağları destekleyebilir, hat değiştirmeli sistemler farklı reaktif güç ve ağ gücü gereksinimlerine sahipken. Bu nedenle dönüştürücü seçimi kablonun voltaj dalga biçimlerini etkiler, polarite görevleri, hata davranışı, ve yeterlilik programı.
Sağlam bir karşılaştırma, kaçınılan AC yol kısıtlamalarının dönüştürücü sistem yükümlülüklerine değip değmeyeceğini sorar. Rota uzun olduğundan DC'nin otomatik olarak daha verimli olduğunu varsaymaz., veya dönüştürücüler bulunmadığından AC'nin otomatik olarak daha ucuz olması.
Sabit bir HVAC-HVDC geçiş mesafesi yoktur
Geçiş noktası teknik-ekonomik bir modelin sonucudur. Model girdileri değiştiğinde hareket eder. Bir açık deniz ihracat sistemi için belirtilen mesafe, kentsel kara devresine aktarılamaz, bir ara bağlantı, veya farklı voltaj ve yedekliliğe sahip bir rota.
| Geçişi hareket ettiren giriş | Sonuç neden değişiyor? |
|---|---|
| Gerekli güç ve aktarım profili | Daha yüksek kullanım dönüştürücü yatırımını haklı gösterebilir; düşük veya değişken yükleme değişiklikleri kayıp ve gelir varsayımları. |
| AC voltajı ve kablo kapasitansı | Şarj akımı ve dengeleme görevi gerçek kabloya ve çalışma voltajına bağlıdır. |
| Rota ayrımı | Denizaltı, gömülü arazi, tünel, köprü, ve baş üstü bölümlerin farklı kurulum ve onarım sonuçları vardır. |
| Devre sayısı ve artıklık | N-1 kriterleri, yedek felsefe, kutup konfigürasyonu, ve maksimum besleme kaybı ekipman miktarını ve kullanılabilirliğini değiştirir. |
| Tazminat konsepti | Terminal veya ara reaktörler HVAC kapasitesini değiştiriyor, ayak izi, anahtarlama, ve maliyet. |
| Dönüştürücü teknolojisi ve istasyon konumu | LCC ve VSC'nin farklı ağları var, uzay, kontrol, ve ekipman etkileri. |
| Kayıp değerlemesi | Enerji fiyatı, yük profili, indirim dönemi, ve yardımcı tüketim ömür ekonomisini değiştirir. |
| Kesinti ve onarım stratejisi | Başarısızlık sonuçları, onarım zamanı, rota erişimi, kaydedildi, ve hizmet anlaşmaları yaşam döngüsü değerini etkiler. |
Bu nedenle, savunulabilir bir erken çalışma normalde birkaç HVAC ve HVDC konfigürasyonunu aynı yük profiline göre değerlendirir, rota, güvenilirlik kriteri, maliyet yılı, ve kullanılabilirlik varsayımları. Optimize edilmiş bir seçeneği eksik bir seçenekle karşılaştırmak yanlış sonuç yaratır.
Beş rota senaryosu her teknolojinin nereye uyduğunu gösterir
1. Bir AC ızgarasının içinde orta düzeyde bir yeraltı takviyesi
Her iki trafo merkezi de aynı senkronize ağa ait olduğunda HVAC genellikle doğal başlangıç noktasıdır, gömülü uzunluk yönetilebilir, ve terminal kompanzasyonu istasyon tasarımına uyar. Devre geleneksel AC koruma ve transformatör arayüzlerini kullanabilir. Termal derecelendirme, kılıf yapıştırma, kurulum rotası, ve reaktif güç davranışı hala proje hesaplamaları gerektiriyor.
2. Uzun bir denizaşırı ihracat bağlantısı
Uzun denizaltı ihracat rotasının HVAC şarj akımını ve açık deniz telafisini zorlaştırması nedeniyle HVDC giderek daha çekici hale geliyor. Karşılaştırma, açık deniz dönüştürücü platformunu veya kıyıdaki dönüşüm düzenlemesini içermelidir, maksimum ihracat kaybı, kablo onarım stratejisi, ve tam dönüştürücü ve kablo sisteminin güvenilirliği. NREL çalışmaları ayrıca HVDC açık deniz istasyonlarının, dönüştürücü kütlesi ve kapladığı alan nedeniyle daha büyük platformlara ihtiyaç duyabileceğini gösteriyor.
3. Eşzamansız ağlar arasında bir ara bağlantı
HVDC doğrudan işlevsel bir avantaj sağlar çünkü iki AC sisteminin frekans ve fazı paylaşmasına gerek yoktur. Kontrollü güç aktarımı piyasa değişimini ve sistem işleyişini destekleyebilir. Projenin daha sonra tanımlanmış bir kontrol felsefesine ihtiyacı var, gücü tersine çevirme görevi, arıza giderme davranışı, ve dönüştürücü ile kablo sistemi arasında koordineli veriler.
4. Ara bağlantılar gerektiren bir rota
HVAC genellikle ara trafo merkezlerini ve yerel AC yüklerini daha doğrudan entegre eder. Noktadan noktaya HVDC bağlantısı birden fazla ara bağlantıya daha az uygundur çünkü her bağlantı ek dönüşüm ve koruma mimarisi gerektirebilir. Çok terminalli DC sistemleri gelişiyor, ancak birlikte çalışabilirlik, kontrol, ve koruma projeye özel sistem soruları olarak ele alınmalıdır.
5. Sınırlı geçiş hakkına sahip çok yüksek kapasiteli bir koridor
Her iki teknoloji de çalışmayı hak ediyor. HVDC kısıtlı bir koridor üzerinden kontrol edilebilir aktarımı artırabilir, HVAC mevcut örgülü ağ ile daha basit bir şekilde uyum sağlayabilir. Kablo sayısı, alan iletkeni, termal ortam, istasyon ayak izi, maksimum güvenilir kayıp, inşaat sırası, ve gelecekteki genişleme sonuca karar verebilir.
HVAC ve HVDC yalıtım sistemleri birbirinin yerine kullanılamaz
AC stresi altında, Ses ekstrüzyonlu bir yalıtım sistemindeki elektrik alanı dağılımı esas olarak geometri ve geçirgenlik tarafından yönetilir. Sabit DC gerilimi altında, alan dağılımı büyük ölçüde elektriksel iletkenliğe bağlıdır, sıcaklık ve elektrik stresiyle değişen. Yüklü yalıtım boyunca sıcaklık gradyanları bu nedenle DC alanını yeniden dağıtabilir. Uzay yükü ve polariteyle ilgili geçici olaylar daha fazla dikkate alınması gereken hususları ekler.
Bu nedenle ekstrüzyona tabi tutulmuş bir HVAC kablosunun, iletken boyutu ve nominal voltajı eşleştirilerek HVDC'ye uygun olduğu beyan edilemez.. Yalıtım formülasyonu, yarı iletken ekranlar, üretim temizliği, uygun olduğu yerde gaz giderme, aksesuarlar, alan derecelendirmesi, voltaj polaritesi, dönüştürücü tipi, termal geçmişi, ve yeterlilik kanıtı doğrulanmış bir DC kablo sistemine ait olmalıdır.
Aksesuarlar eşit ilgiyi hak ediyor. Bağlantılar ve sonlandırmalar, kablonun tekdüze radyal alanını bozar ve malzeme arayüzlerini ortaya çıkarır. CIGRE kılavuzu, arayüz uyumluluğunu ve kurulum kontrolünü hem HVAC hem de HVDC için kritik öneme sahiptir, DC stresinin kendi değerlendirmesini gerektirdiğini kabul ederken.
Standartların sınırı spesifikasyona yazılmalıdır.
IEC 60840 Yukarıdaki ekstrüzyonlu AC kablo sistemlerini kapsar 30 kV'ye kadar 150 kV anma gerilimi, Um'a kadar 170 kV. IEC 62067 yukarıdaki ekstrüzyonlu AC sistemlerini ele alır 150 kV'ye kadar 500 kV anma gerilimi, Um'a kadar 550 kV. Bu standartlar, belirtilen koşullar altında sabit kurulumlara yönelik kabloları ve aksesuarları kapsar.; Denizaltı sistemleri gibi özel uygulamalar, modifiye veya ek testler gerektirebilir.
XWA 500 kV kablo sayfası söz konusu HVAC ürün bağlamına aittir. Bir HVDC yeterlilik rotasını tanımlamaz.
Ekstrüzyonlu HVDC arazi sistemleri için, resmi IEC 62895 kapsam aşağıdakilere kadar nominal gerilimlere ulaşır: 320 kV ve denizaltı uygulamalarının değiştirilmiş veya özel test koşullarına ihtiyaç duyabileceğini açıkça belirtiyor. CIGRE Teknik Broşür 852 kara ve denizaltı ekstrüzyonlu DC kablo sistemlerine yönelik önerileri aşağıdakilere kadar genişletir: 800 kV ve görevleri voltaja göre farklılaştırır, stres, dönüştürücü tipi, ve uygulama.
| Sistem | Referans temeli | Şartname uyarısı |
|---|---|---|
| Ekstrüde HVAC, üstünde 30 ile 150 kV dereceli | IEC 60840 | Sürümü onayla, değişiklik, aksesuarlar, kurulum koşulu, ve proje eklemeleri. |
| Ekstrüde HVAC, üstünde 150 ile 500 kV dereceli | IEC 62067 | Ön yeterlilik aralığını tanımlayın, tip testleri, aksesuarlar, ve özel rota koşulları. |
| Ekstrüde HVDC arazisi, kadar 320 kV dereceli | IEC 62895 | Dönüştürücü görevini onaylayın, polarite işlemi, aksesuarlar, ve tam kurulum kapsamı. |
| Ekstrüde HVDC kara veya denizaltı, kadar 800 kV | CİĞRE TB 852 öneriler | Proje voltajını çevir, stres, dönüştürücü, geçici olaylar, ve yeterlilik aralığının üzerinde anlaşmaya varılan bir test programına dahil edilmesi. |
Standartlar iletim teknolojisini seçmez. Sistem görevinden sonra tanımlanmış bir kablo sistemi tasarımını doğrularlar, gerilim esası, rota, dönüştürücü davranışı, ve yeterlilik zarfı oluşturuldu.
Yaşam döngüsü karşılaştırması, kablo fiyatı karşılaştırmasından daha güçlüdür
İlk kablo tedarik fiyatı her iki sistemin de yalnızca bir kısmını kapsar. HVAC değerlendirmesi kablo devrelerini içermelidir, eklemler, sonlandırmalar, bağlama, reaktörler, trafo merkezleri, kayıplar, rota çalışmaları, izleme, Bakım, ve şarj akımının aktarılabilir güç üzerindeki etkisi. HVDC değerlendirmesi kutupları ve dönüşleri içermelidir, dönüştürücüler, transformatörler, reaktörler, filtreler, soğutma, kontroller, kaydedildi, kayıplar, istasyon işleri, kablo aksesuarları, vasıf, ve uzman bakım.
Kullanılabilirliğin sistem düzeyinde de modellenmesi gerekir. Bir kablo hatası, aksesuar hatası, dönüştürücü kesintisi, soğutma arızası, kontrol hatası, veya planlı bakım olayı farklı miktarlarda aktarım kapasitesini ortadan kaldırabilir. Tek kutuplu, iki kutuplu, yedek dönüştürücü, ve paralel HVAC devre düzenlemeleri aynı maksimum kayıp ve restorasyon kriterleriyle karşılaştırılmalıdır..
ENTSO-E'nin son HVDC güvenilirlik çalışması tutarlı tanımları vurguluyor, daha iyi veri ayrıntı düzeyi, ve yaşam döngüsü değerlendirmesi. Bu pratik bir kuralı destekler: nominal güç yeterli değil. Karşılaştırma, zaman içinde beklenen mevcut transfere ve her güvenilir kesintinin sonucuna ihtiyaç duyar.
Kablo özellikleri sistem seçiminden sonra başlar; ancak veri alışverişi daha erken başlar
Kablo mühendisliği teknoloji çalışması tamamlanana kadar bekleyemez. Ön kablo verileri şarj akımını etkiler, kayıplar, rota boyutları, bükülme kısıtlamaları, varil veya gemi planlaması, eklemler, termal tasarım, ve istasyon arayüzleri. Değişim yinelemeli olmalıdır.
Yararlı bir HVAC/HVDC çalışma paketi kayıtları:
- Ağ görevi: voltaj gönderme ve alma, sıklık, kısa devre seviyeleri, topraklama, ağ gücü, senkronizasyon, güç yönü, ve kontrol gereksinimleri.
- Transfer görevi: sürekli ve acil durum gücü, yük profili, aşırı yük temeli, reaktif güç aralığı, kayıplar, maksimum ilerleme kaybı, ve kullanılabilirlik hedefi.
- Rota: toplam uzunluk, kara ve denizaltı bölümleri, mezar veya kanal detayları, toprak veya deniz yatağı koşulları, ortam sıcaklıkları, geçişler, kurulum sınırları, ve erişimi onarın.
- Sistem seçenekleri: HVAC devre numarası ve telafisi; HVDC dönüştürücü tipi, kutup düzenlemesi, dönüş yolu, ve ters görev.
- Kablo temeli: gerilim çözünürlüklü, iletken malzeme ve alan, yalıtım sistemi, metalik kılıf veya ekran, su engelleme, Gerektiğinde zırh, bağlama, aksesuarlar, ve izleme arayüzleri.
- Vasıf: geçerli standartlar, ön yeterlilik aralığı, tip testleri, rutin ve örnek testler, kurulum sonrası testler, özel geçici durumlar, ve dokümantasyon.
- Yaşam döngüsü temeli: maliyet yılı, enerji kaybı değerlemesi, hizmet süresi, kaydedildi, onarım stratejisi, kesinti varsayımları, ve yaşam sonu planı.
İlgili HV ve EHV kablo pazarının görünümü bu mühendislik talebini daha geniş bir şebeke geliştirme bağlamına yerleştirir. Proje spesifikasyonları, yalnızca pazar yönüne değil, gerçek sistem çalışmasına dayanmalıdır..
Yaygın HVAC ve HVDC kablo soruları
Uzun bir yer altı kablosu için HVDC her zaman daha mı iyidir??
HAYIR. Uzunluk HVDC kasasını güçlendirir, ancak güç seviyesi, dönüştürücü maliyeti, istasyon alanı, ağ işlevi, tazminat, fazlalık, kayıplar, ve yaşam döngüsü kullanılabilirliği sonucu değiştirebilir. Her iki teknoloji de aynı temelde modellenmelidir.
HVDC kablosunun kapasitif akımı yok mu??
Kapasitans hala mevcuttur ve enerji verme ve voltaj değişiklikleri sırasında şarj meydana gelir. Temel fark, sabit DC voltajının, enerji verilmiş bir AC kablosunda mevcut olan sürekli frekansa bağlı şarj akımını üretmemesidir..
Aynı XLPE bileşiği HVAC ve HVDC için kullanılabilir mi??
Maddi aile isimleri yeterli kanıt değil. DC iletkenliği, sıcaklık bağımlılığı, uzay yükü davranışı, arayüzler, üretim süreci, ve nitelik, amaçlanan DC gerilimi ve dönüştürücü görevi için doğrulanmalıdır.
AC ve DC voltaj değerleri doğrudan karşılaştırılabilir mi??
HAYIR. HVAC derecelendirmeleri, fazdan faza nominal voltaj ve maksimum sistem voltajı gibi AC sistem tanımlarını kullanır. HVDC değerleri, farklı çalışma ve geçici görevlerle kutuptan toprağa ve kutuptan direğe düzenlemeleri kullanır. Spesifikasyon, voltaj temelini açıkça tanımlamalıdır.
Önce hangi belge hazırlanmalı??
Rotayı kapsayan ortak bir iletim tasarımı esasıyla başlayın, güç, ağ işlevi, güvenilirlik, çevresel koşullar, ve varsayımları inceleyin. Kablo ve dönüştürücü verileri, ilgisiz katalog derecelendirmeleriyle karşılaştırılmak yerine tutarlı bir şekilde geliştirilebilir.
Mühendislik sonucu
HVAC, AC entegrasyonunun basit kaldığı ve kablo şarjının aşırı telafi veya kullanılabilir kapasite kaybı olmadan yönetilebildiği yerlere uygundur. HVDC uzun kablo yollarının olduğu yerlere uyar, asenkron sistemler, kontrollü toplu transfer, veya koridor kısıtlamaları, dönüştürücü istasyonlarını ve özel bir DC yeterlilik programını haklı çıkarır.
En güçlü karar “AC bir mesafenin altında ve DC onun üstünde” değildir. Aynı güç profili altındaki tüm mimarilerin izlenebilir bir karşılaştırmasıdır, rota, güvenilirlik, kayıp, maliyet, ve yaşam döngüsü varsayımları. Ancak bu karşılaştırmadan sonra kablo voltajı, yapı, aksesuarlar, testler, ve dokümantasyonun tutarlı bir şekilde belirtilmesi.
İletim Tasarımı Esasını Gönderin
Mühendislik incelemesi için, rota uzunluğunu ve ortamı sağlayın, gerekli güç, AC ağ voltajları ve frekansı, senkronizasyon durumu, yük profili, artıklık ve maksimum kayıp kriterleri, kara veya denizaltı bölümleri, kurulum kısıtlamaları, önerilen HVAC kompanzasyonu veya HVDC dönüştürücü konsepti, geçerli standartlar, beklentileri test etmek, miktar, ve hedef. XWA Gücü & Kablo, talep edilen kablo yapımı ve dokümantasyon programını onaylanmış proje esasıyla uyumlu hale getirebilir; Nihai yetenek onayı, tam sistem ve yeterlilik kapsamını takip eder.