پروژه سیستم های فشارقوی HVDC-مقاله سیستم های فشارقوی HVDC-پروژه سیستم های خطوط انتقال HVDC

انتقال با جریان مستقیم یا HVDC برای انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس‌های بسیار بزرگ و در طول مسیرهای طولانی یا برای اتصال دو شبکه ناهماهنگ AC مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که انتقال انرژی الکتریکی باید در مسیرهای طولانی صورت گیرد، انتقال به صورت DC به علت کمتر بودن تلفات اقتصادی‌تر است. در این حالت کاهش تلفات و هزینه‌های مربوط به آن می‌تواند هزینه تبدیل انرژی الکتریکی از AC به DC را جبران کند.

سیستم های فشارقوی HVDC,سیستم HVDC,خط انتقال dc,خطوط dc, روش انتقال HVDC,خطوط HVDC,HVDC,مقاله HVDC,خطوط DC ولتاژبالا,پروژه خطوط انتقال HVDC,پایان نامه HVDC,خطوط جریان مستقیم ولتاژبالا,خطوط انتقال HVDC,دانلود پروژه HVDC,دانلود مقاله HVDC,دانلود پایان نامه HVDC,پروژه های برق,مقالات برق,مقاله برق,پروژه برق قدرت,خطوط جریان مستقیم,انتقال HVDC,خط انتقال جریان مستقیم,از دیگر مزایای استفاده از انتقال به صورت DC با ثبات کردن اتصال دو شبکه AC  متفاوت است. در صورتی که دو شبکه AC متفاوت برای مثال متعلق به دو کشور متفاوت به هم اتصال پیدا می‌کنند به علت ناهماهنگی شبکه‌ها ممکن است این اتصال با مشکلاتی نظیر ایجاد بی ثباتی در شبکه همراه باشد اما با استفاده از سیستم HVDC این مشکل بر طرف خواهد شد، بدین ترتیب که در کشور فروشنده انرژی، انرژی الکتریکی به صورت DC درآمده و پس از طی مسیر انتقال در کشور مصرف کننده دوباره به صورت AC بازمی‌گردد.

برای توضیحات بیشتر به ادامه مطلب بروید

 

اولین روش برای انتقال انرژی الکتریکی با جریان مستقیم توسط یک مهندس سویسی با نام رن تیوری (Rene Thury) ارائه شد . در این سیستم با سری کردن ژنراتورها و در نتیجه جمع جبری ولتاژهای تولیدی ولتاژ افزایش می‌یافت. هر ژنراتور در جریان ثابت می‌توانست انرژی الکتریکی تا ولتاژ ۵۰۰۰ ولت تولید کند . بعضی از ژنراتورها دارای دو ردیف کلکتور بودند تا ولتاژ وارده بر روی هر کلکتور را کاهش دهند . این سیستم در سال ۱۸۸۹ میلادی در ایتالیا به وسیله شرکت Acquedotto de Ferrari-Galliera مورد استفاده قرار گرفت. در این خط انتقال توانی برابر ۶۳۰ کیلووات با ولتاژ ۱۴ کیلوولت تا مسافت ۱۲۰کیلومتر منتقل می‌شد . سیستم Moutiers-Lyon با همان مکانیزم به وسیله هشت ژنراتور متصل شده با دو ردیف کلکتور می‌توانست ولتاژ را تا ۱۵۰ کیلوولت افزایش دهد. این سیستم از سال ۱۹۰۶ تا ۱۹۳۶ مورد استفاده قرار گرفت. دیگر سیستم‌های از این دست نیز تا دهه ۱۹۳۰ مورد استفاده قرار می‌گرفتند. عیب این سیستم‌ها در این بود که ماشین‌های گردان (مولدها و مبدل‌های گردان) به تعمیر و نگهداری زیادی نیاز داشتند و در ضمن تلفات در این ماشین‌ها زیاد بود. استفاده از ماشین‌های مشابه دیگر نیز تا اواسط قرن بیستم ادامه داشت ، ولی با موفقیت کمی همراه بود.
یکی از روش‌هایی که برای کاهش ولتاژ مستقیم گرفته شده از خطوط انتقال مورد آزمایش قرار گرفت، استفاده از ولتاژ برای شارژ کردن باتری‌های سری بود. پس از شارژ شدن باتری‌ها در حالت سری آن‌ها را در حالت موازی به هم اتصال می‌دادند و از آنها برای تغذیه بارها استفاده می‌کردند. با این حال از این روش فقط در دو طرح انتقال استفاده شد چراکه این روش به دلیل محدودیت ظرفیت باتری‌ها، مشکلات مربوط به تغییر وضعیت باتری‌ها از سری به موازی و پسماند انرژی در هر سیکل شارژ و دشارژ در باتری‌ها اصلاً اقتصادی نبود.
در طول سال‌های ۱۹۲۰ تا ۱۹۴۰ رفته رفته امکان استفاده از شبکه‌های کنترل شده به وسیله لامپ‌های قوس جیوه فراهم آمد. در ۱۹۴۱ در یک شبکه ۶۰ مگاوات به طول ۱۱۵ کیلومتر از لامپ‌های جیوه استفاده شد. این شبکه که یک شبکه کابلی برای تغذیه شهر برلین بود هرگز به بهره‌برداری نرسید چراکه در۱۹۴۵ با فروپاشی آلمان فاشیستی طرح نیمه‌کاره رها شد . توجیه استفاده از خطوط زیرزمینی دیده نشدن آنها در حملات هوایی بود. با پایان یافتن جنگ جهانی دوم این طرح توجیه نظامی خود را از دست داد، تجهیزات و تأسیسات طرح نیز به شوروی برده شد و در آنجا مورد استفاده قرار گرفت.
افزایش درخواست و نیاز به الکتریسیته پس از جنگ جهانی دوم، محرک تحقیقات بیشتر به ویژه در روسیه و سوئد شده و موجبات برانگیختن مطالعات، تحقیقات و آزمایش‌های بیشتر در این حیطه را فراهم آورد تا اینکه در سال ۱۹۵۰ میلادی یک خط آزمایشی به طول ۱۱۶ کیلومتر و ولتاژ ۲۰۰ کیلوولت از مسکو به کاسیرا کشیده شد و تست گردید. تنها چهار سال بعد یعنی در ۱۹۵۴ میلادی اولین خط تجاری HVDC با طول ۹۸ کیلومتر کابل در زیر دریا و برگشت زمین میان جزیرۀ Gotland و سوئد نصب گردیده و به بهره‌برداری رسید. سطح ولتاژ در این شبکه‌ی AC/DC ، ۱۰۰ کیلولت و ظرفیت توان انتقالی ، ۲۰۰ مگاوات بود و از والوهای قوس جیوه‌ای در مبدل‌های یکسوساز و اینورتر استفاده شده بود. از این رو ظهور صنعت HVDC را می‌توان در این سال دانست که متقارن با اولین استفاده‌ی عملی و تجاری از آن بود. پس از مدت کوتاهی چندین پروژۀ‌ HVDC در جاهای دیگر به بهره‌برداری رسیدند که از آن جمله می‌توان به لینک Cross Channel بین انگلیس و فرانسه و لینک پشت به پشت Sakuma در ژاپن اشاره کرد.

 

انتقال انرژی الکتریکی ( به صورت کلی )
فرآیند جابجایی توان الکتریکی را انتقال انرژی الکتریکی گویند. این فرآیند معمولاً شامل انتقال انرژی الکتریکی از مولد یا تولید کننده به پست های توزیع نزدیک شهرها یا مراکز تجمع صنایع است و از این پس یعنی تحویل انرژی الکتریکی به مصرف کننده‌ها در محدوده توزیع انرژی الکتریکی است. انتقال انرژی الکتریکی به ما اجازه میدهد تا به راحتی و بدون متحمل شدن هزینه حمل سوختها و همچنین جدای از آلودگی تولید شده از سوختن سوختها در نیروگاه، از انرژی الکتریکی استفاده کنیم. حال آنکه در بسیاری موارد موارد انتقال منابع انرژی مانند باد یا آب سدها غیر ممکن است و تنها راه ممکن انتقال انرژی الکتریکی است.
به علت زیاد بودن میزان توان مورد بحث، ترانسفورماتورها معمولاً در ولتاژهای بالایی کار میکنند (۱۱۰ کیلوولت یا بیشتر). انرژی الکتریکی معمولاً در فواصل طولانی به وسیله خطوط هوایی انتقال مییابد. از خطوط زیر زمینی فقط در مناطق پر جمعیت شهری استفاده میشود و این به دلیل هزینه بالای راهاندازی و نگهداری و همچنین تولید توان راکتیو اضافی در این گونه خطوط است.
امروزه خطوط انتقال ولتاژ، بیشتر شامل خطوطی با ولتاژ بلاتر از ۱۱۰ کیلوولت می‌شوند. ولتاژهای کمتر، نظیر ۳۳ یا ۶۶ کیلوولت به ندرت و برای تغذیه بارهای روشنایی در مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ولتاژهای کمتر از ۳۳ کیلوولت معمولاً برای توزیع انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از ولتاژهای بیشتر از ۲۳۰ کیلوولت با نام ولتاژهای بسیار بالا (extra high voltage) یاد می‌شود چراکه بیشتر تجهیزات مورد نیاز در این ولتاژها با تجهیزات ولتاژ پایین کاملاً متفاوتند.

 

محدودیت‌ها

مقدار توان قابل انتقال در یک خط انتقال یک مقدار محدود است و این محدودیت به ویژه با توجه به طول خط انتقال تغییر می‌کند. برای یک خط انتقال کوتاه حرارت تولید شده بر اثر عبور جریان محدودیتی را ایجاد می‌کند چراکه هرچه حرارت سیم‌ها بیشتر شود بیشتر خم می‌شوند و بیشتر به زمین نزدیک می‌شوند که این نزدیکی به زمین در نهایت می‌تواند خطر آفرین شود همچنین ممکن است هادی‌ها بر اثر عبور جریان بالا ذوب شوند.
برای خطوط انتقال با طول متوسط (حدود ۱۰۰ کیلومتر) محدودیت بیشتر دررابطه با میزان افت ولتاژ در طول خط است و در خطوط انتقال طولانی مهمترین مسئله حفظ ثبات در شبکه‌است. زاویه بین فازها در یک سیستم سه فاز مقادیری ثابت است که تغییر بیش از حد آن در قسمتی از شبکه می‌تواند به بی‌ثباتی در کل شبکه الکتریکی بیانجامد و در طول خطوط انتقال بسیار طولانی اختلاف فاز با توجه به توان و تولید شبکه تغییر می‌کند و این نکته موجب محدودیت در میزان جریان قابل انتقال در یک خط طولانی انتقال خواهد شد. برای بهبود ضریب توان در طول خطوط انتقال از تجهیزات اصلاح ضریب توان مانند خازن‌ها استفاده می‌شود. در خطوط انتقالHVDC محدودیتی در رابطه با ضریب توان خط وجود ندارد و تنها محدودیت مربوط به افت ولتاژ و تلفات ژولی خط می‌شود.

 

مزایای استفاده از خطوط فشار قوی جریان مستقیم

 استفاده از خطوط HVDC مزایای زیر را به همراه خواهد داشت :

  • در خطوط HVDC فقط به ۲ هادی نیاز است که یکی با ولتاژ مثبت نسبت به زمین و دیگری با ولتاژ منفی نسبت به زمین، ولی در خطوط HVAC حداقل به سه هادی نیاز است.میزان قدرت و جریان انتقالی در خطوط AC و DC به شکل زیر تعیین می شود.
  • قابلیت اعتماد در خطوط HVDC بیشتر از خطوط HVAC است ، زیرا با وقوع خطا در یکی از دو هادی خط ، هنوز هم می توان قدرت انتقالی را بدون هیچ گونه مشکلی از طریق هادی دیگر منتقل نمود.
  •  خط HVDC نیاز به فضای کمتری نسبت به خط HVAC مشابه دارد (به دلیل کم تر بودن تعداد هادی نسبت به حالت AC) و از آن‌جا که دکل‌ها فقط دو سیم را باید حمل کنند، صرفه‌جویی مالی قابل ملاحظه‌ای در این زمینه صورت می‌پذیرد. در خطوطHVDC  ساختار دکل‌ها، ساده‌تر، کوتاه‌تر و ارزانتر می‌باشد. علاوه بر آن از آن‌جایی که از دو سیم استفاده می‌شود، حریم کمتری نیاز است و در نتیجه، صرفه‌جویی عمده ای در مسئله‌ی زمین مورد نیاز صورت می‌گیرد.
  • خطوط HVDC به عایق بندی کم تری نسبت به HVAC نیاز دارد.

 

  • مسئله حفظ سنکرونیزم بین دو سیستم AC که به وسیله یک خط HVDC به هم متصل شده اند، وجود ندارد. همچنین نیاز به یکسان بودن فرکانس های دو سیستم AC که با خط DC به هم متصل شده اند، نمی باشد .

برای نمونه می توان به کشور ژاپن اشاره کرد ، در ژاپن نیمی از سیستم قدرت زیر فرکانس ۵۰ هرتز بهره برداری می شود و نیمی دیگر در فرکانس ۶۰ هرتز مورد بهره برداری قرار می گیرد . تا زمانی که این سیستم ها در فرکانس های متفاوت کار می کنند ، نمی توان آنها را به هم متصل نمود . در این صورت HVDC تنها به منظور تبدیل فرکانس مورد استفاده قرار می گیرد و نیازی به خطوط انتقال DC  نیست . به این گونه سیستم ها ، سیستم «پشت به پشت » گفته می شود.

 

  • قدرت انتقالی از یک خط DC را می توان به راحتی توسط تریستورهای یک سوکننده آن کنترل نمود و در یک مقدار معین، ثابت نگه داشت .

 

  • اگر در یکی از دو شبکه AC که با یک خط DC به هم متصل شده اند، اتصال کوتاهی رخ دهد، جریان اتصال کوتاه به شبکه دیگر منتقل نمی شود؛ زیرا عموماً جریان اتصال کوتاه، یک جریان راکتیو است که در سیستم DC جریان راکتیو منتقل نمی شود (COSφ=۱ ).

 

  • تلفات خطوط HVDC کم تر از خطوط HVAC است.

 

از آنجایی که در سیستم HVDC  جریان DC  است ، تلفات توان راکتیو اتفاق نمی افتد . خطوط جریان DC  جریان مداوم سلفی یا خازنی با خود یا با زمین ایجاد نمی کنند در حالی که این جریان ها در سیستم AC  وجود دارد . از این رو در خطوط DC  تلفات راکتیو وجود ندارد . تلفات اهمی در خطوط HVDC  با تلفات اهمی در خطوط مشابه  AC قابل مقایسه و تقریباً برابر است.

 

  • هرچند که هزینه خطوط HVDC ، به دلیل هزینه بالای مبدل های AC/DC و DC/AC بسیار زیاد است، اما برای خطوط طولانی بین ۹۰۰-۶۰۰ کیلومتر و قدرتهای بیش از ۱۰۰۰ مگا وات  ، هزینه های خطوط DC کم تر از خطوط AC  خواهد بود. این موضوع برای کابل های  DC با ارقام کمتری مواجه است، به طوری که برای فاصله های بیش از   ۱۰۰-۵۰ کیلومتر اقتصادی تر است.

 

  • در زمان اتصال دو شبکه AC آسنکرون همانطور که در مورد پنجم نیز ذکر شده از سیستم HVDC استفاده می شود.

 

  • استفاده از سیستم HVDC کنترل پذیری را افزایش می دهد.

به منظور حفظ ضریب قدرت سیستم حوالی مقدار ۱، در سیستم AC، از بانک‌های خازنی استفاده می‌شود. این خازن‌ها اثر سلفی جریان راکتیو تولید شده توسط موتورها و دیگر تجهیزات را که به خط نیرو متصل هستند، کاهش می‌دهد. سیستم HVDC، امکان کنترل مرکزی را فراهم می‌نماید. این نوع کنترل شامل مواردی نظیر کنترل فرکانس ثابت، توزیع مجدد توان در سیستم AC، میراسازی نوسانات شبکه‌ی AC و کنترل جریان خطا در خط DC و … می‌شود.

  • وجود منابع تولید انرژی DC در شبکه
  • عدم نیاز به کنترل فرکانس مشترک در شبکه
  • استفاده از زمین به عنوان سیم برگشت
  • نبودن اثر پوستی
  • امکان انتقال زیر آب

 

 

معایب خطوط فشار قوی جریان مستقیم

  • مبدل های گران قیمت
  • کرونا و تداخل رادیویی
  • توان راکتیو درخواستی
  • تولید هارمونیک توسط مبدل‌ها
  • مشکل در کلیدهای قدرت
  • مشکل در تبدیل سطوح ولتاژ

 

 

 

کاربرد های آینده

همه کاربردهای سنتی HVDC در آینده نیز برقرارند :

  • انتقال توده ای توان در مسافت های طولانی.
  • اتصال های طولانی زیر دریا
  • اتصال غیر همزمان (مثل : اسکاندیناوی ، اروپای شرقی ، هند و چین).
  • مبدل های فرکانس (مثال : آمیریکای لاتین و ژاپن).
  • بهبود پایداری.
  • بهبود مسیر عبور.

به عنوان مثال ، تنها یکی از موارد این فهرست را در نظر بگیرید . طرح های کابل زیر دریایی همواره در افزایش انتقال HVDC نقش مهمی دارند . تا کنون طولانی ترین فاصله کابل زیر دریایی ۱۰۰ کیلومتر بوده است . طرح کابل بالتیک که سوئد را به آلمان وصل می کند ، مسافتی معادل  ۲۵۰ کیلومتر دارد و نمایانگر گامی اساسی در این زمینه است . حتی فواصل طولانی تری نیز با مسافت تقریبی  ۶۰۰ کیلومتر اکنون در دست بررسی است که نروژ را به قاره اروپا متصل می کند . طرح کابل نُرند در هلند ، طرح یوروکابل وایکینگ در آلمان همگی توانی در حدود ۶۰۰ تا ۸۰۰ مگا ولت دارند. این طرح ها و بسیاری از طرح های دیگر در آینده دورتر فرصت بزرگی را برای صنایع فراهم می کنند.

با ورود سرمایه گذاری خصوصی در عرصه تجارت الکتریسیته، HVDC هم فرصت خوبی برای سرمایه گذاری در محیط بی دردسر اتصال به منابع انرژی است .

طرح های انتقال مستقل (ITP) دارای این جاذبه اند که منبع و بازار را به نفع سرمایه گذار از هم جدا می کنند. خطر ورود مسائلی مثل پایداری ، کنترل فرکانس یا نوسانات تقاضا را کاهش می دهند.

از بدو تأسیس صنعت HVDC در ۴۰ سال پیش ، فناوری و کاربرد آن گذرهای غم انگیز را تحمل کرده است. ادامه روند پیشرفت از گذشته تا کنون منجر به تثبیت نقش و حضور HVDC در دنیای انتقال قدرت شده است. در طول این مدت HVDC پیوسته رشد کرده است به طوری که امروزه در هر قاره ای وجود دارد و به طور کلی تعداد آن در دنیا به ۷۰ ایستگاه با ظرفیت کلی بیش از ۶۰ گیگاوات می رسد. ظرفیت هر یک از این سیستم ها به تنهایی بین ۲۰ تا ۶۳۰۰ مگا وات است.

پیشرفت های حال و آینده نشان داده اند که موقعیت HVDC همچنان رقابتی ترین انتخاب توسعه دهندگان و بهره برداران سیستم های انرژی در آینده خواهد بود.

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

فصل اول : آشنایی با سیستم های فشار قوی جریان مستقیم

– مقدمه

– تاریخچه

– انتقال انرژی الکتریکی ( به صورت کلی )

– محدودیت‌ها

– انتقال با جریان مستقیم

فصل دوم : بررسی مزایا ، معایب ، و هزینه

– مزایای استفاده از خطوط فشار قوی جریان مستقیم

– معایب خطوط فشار قوی جریان مستقیم

– ساختار هزینه در سیستمهای انتقال فشار قوی جریان مستقیم

– ارزیابی

فصل سوم : اجزای سیستم و بررسی  فن آوری HVDC LIGHT

– انواع طرح‌های سیستم فشار قوی جریان مستقیم

– طرح‌های عمومی

– طرح‌ اتصال بین شبکه‌ای (پیوندDC  پشت به پشت)

– طرح‌های چند پایانه‌ای

– اجزای سیستم فشار قوی جریان مستقیم

– خطوط جریان مستقیم

– پست‌های مبدلی

– فن آوری  HVDC Light

فصل چهارم : اصول کنترل در مبدلها و سیستم های فشار قوی جریان مستقیم 

– کنترل در مبدل AC/DC

– واحد فرمان آتش

– کنترل در شبکه HVDC

– کنترل با جریان ثابت یا ولتاژ ثابت

– کنترل ویژه در سیستمهای فشار قوی جریان مستقیم

– مشخصه‌های ترکیبی در شبکه HVDC و تغییر جهت توان

– تعیین میزان قدرت انتقالی

– ارزیابی

فصل پنجم : تحلیل، مدلسازی و بررسی اضافه ولتاژهای داخلی در خطوط انتقال قدرت فشار قوی جریان مستقیم          

– مقدمه

– اضافه ولتاژهای نوع AC

– موارد خطا

– مدار معادل

– تشدید

– اضافه ولتاژ نوع  DC

– مدار معادل

– پرش اولیه ولتاژ

– معرفی سیستم نمونه شبیه سازی

– خط انتقال انتخابی

– سیستم کنترلی

– نتایج شبیه سازی

– نوع  AC

– نوع  DC

فصل ششم : نقش انتقال فشار قوی جریان مستقیم در رونق آینده انرژی

– نگاهی اجمالی بر HVDC

– کاربرد های آینده

– نقش HVDC

– نقش های جدید HVDC

– سهم بازار

– طرح های مستقل انتقال ITP

– طرح های بالا به پایین

– طرح های پایین به بالا

– نقش HVDC در ITP ها

– توسعه سیستم های قدرت

– روند صنایع قدرت

– سیستم های به هم پیوسته قدرت

– ضمیمه 

– فصل هفتم پیشنهادات و نتیجه گیری

– پیشنهادات

– نتیجه گیری

– منابع

 

 

 

تصاویر فایل پروژه:

  

  

 

 

خرید آنلاین پروژه

کليک جهت خريد کالا ، به منظور پذيرش قوانين و مقررات سايت مي باشد .

 

  • فرمت فایل : Word –  تعداد صفحات : ۱۱۰ صفحه
  • حجم فایل :   حجم  ۶٫۸ مگا بایت
  • برای دانلود مقالات و پروژه های بیشتر در گرایش قدرت اینجا کلیک کنید.

درصورت بروز مشکل در هنگام خرید با ایمیل زیر در ارتباط باشید.

ایمیل مدیریت پارسی برق : admin@parsibargh.com