การส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าแบบ hvdc

14
การส่งจ่ายกาลังไฟฟ้ าแบบ HVDC (High Voltage Direct Current Power Transmissions) ยุทธชัย ศิลปวิจารณ์ สาขาวิชาครุศาสตร์ไฟฟ้ า คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี , [email protected] การส่งจ่ายกาลังไฟฟ้ าแบบ HVAC (High Voltage Alternating Current) โดยปกติแล ้วในการส่งจ่ายกาลังไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไปยังสายส่งไฟฟ้า (Power Grid) เพื่อการส่ง จ่ายกาลังไฟฟ้าไปให ้ผู ้ใช ้ต่อไป เราจะส่งกาลังไฟฟ้าผ่านแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูง (HVAC: High Voltage Alternating Current) เพราะการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นเรื่อง ง่ายโดยการใช ้หม ้อแปลง ดังนั้นระบบจะไม่ซับซ ้อน ไม่ต้องการการดูแลรักษามากมาย นอกจากนี้ถ ้าพูดถึงในเรื่องของเครื่องกาเนิดไฟฟ้ากระแสสลับก็มีข ้อดีเหนือเครื่องกาเนิดไฟฟ้า กระแสตรงมากมาย ดังนั้นระบบการส่งจ่ายกาลังด ้วยไฟฟ้ากระแสสลับจึงเป็นสิ่งที่นิยมมาก แต่ อย่างไรก็ตามการส่งจ่ายกาลังไฟฟ้าผ่านไฟฟ้ากระแสสลับก็มีข ้อด ้อยหลายประการดังนี- เกิดค่าความเหนี่ยวนา (Inductive) และค่าความจุ (Capacitive) ของสายโอเวอร์เฮดและสาย เคเบิลที่จะมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อสายมีความยาวมากขึ้น ทาให ้เกิดข ้อจากัดในเรื่องของระยะการส่ง กาลังไฟฟ้า - ไม่สามารถต่อระบบไฟฟ้ากระแสสลับสองระบบที่มีความถี่ต่างกันเข ้าด ้วยกันได ้ และถึงแม ้ว่าระบบไฟฟ้ากระแสสลับสองระบบจะมีความถี่เท่ากัน ก็อาจจะไม่สามารถเชื่อมต่อระบบ เข ้าด ้วยกันโดยตรงได ้ เพราะระบบอาจจะขาดเสถียรภาพ หรือเกิดกระแสลัดวงจรค่าสูง ดังนั้นวิศวกร จึงได ้มีความพยายามที่จะส่งจ่ายกาลังโดยการใช ้ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง (HVDC: High Voltage Direct Current) เพื่อแก ้ไขปัญหาข ้างต ้นดังกล่าว การส่งจ่ายกาลังไฟฟ้ าแบบ HVDC (High Voltage Direct Current) การส่งจ่ายกาลังไฟฟ้าแบบ HVDC เป็นการส่งจ่ายกาลังไฟฟ้าผ่านแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง ที่นามาแก ้ปัญหาที่เกิดขึ้นในกรณีที่ส่งจ่ายกาลังไฟฟ้าด ้วย HVAC * ข้อดีของการส่งจ่ายกาลังไฟฟ้ าแบบ HVDC - การส่งกาลังไฟฟ้าด ้วยไฟฟ้ากระแสตรงทาให ้สามารถเชื่อมระบบไฟฟ้ากระแสสลับต่างระบบที่มี ความถี่ต่างกันได ้อย่างสะดวก โดยไม่ต ้องทาการซิงโครไนซ์

Upload: art-indy

Post on 04-Oct-2015

38 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

การส่งจ่ายกำลังไฟฟ้าแบบ HVDC

TRANSCRIPT

  • HVDC (High Voltage Direct Current Power Transmissions)

    , [email protected]

    HVAC (High Voltage Alternating Current) (Power Grid) (HVAC: High Voltage Alternating Current)

    - (Inductive) (Capacitive) -

    (HVDC: High Voltage Direct Current) HVDC (High Voltage Direct Current) HVDC HVAC

    * HVDC -

  • - (Inductive) (Capacitive) Skin Effect

    -

    - HVDC () (AC Grid)

    * HVDC HVDC - ..1882: 2,000 V 50 . Miesbach Munich - .. 190: Hewitts Mercury Vapour - .. 1941: HVDC 60 MW Berlin - ..1945: HVDC Gotland - ..1970: - ..1979: HVDC ?600 kV, 6,300 MW Itaipu - ..1979: HVDC ?600 kV, 6,300 MW Itaipu ABB - ..1985: HVDC Itaipu 3,150MW - ..1987: HVDC Itaipu 3,150MW

    * HVDC HVDC

  • 1 HVDC

    HVDC HVDC HVAC

    HVDC HVAC HVDC HVDC HVAC HVDC AC DC DC AC ( HVAC ) HVAC HVDC HVDC HVAC

    2 HVAC HVDC

  • HVDC HVAC Break-even Distance 500800 . HVDC HVAC HVAC HVDC

    * HVDC HVAC HVDC () HVAC 3 HVAC () HVDC () 1,000 MW

    3 HVAC () HVDC () 1,000 MW

    HVDC HVAC - (Audible Noise) - - (EMC) - (Return Path) (Monopolar)

    HVDC * HVDC

  • 4

    Vd1 Vd2 Vd1 Vd2

    * The Dual Converter Back-to-Back Converter Dual Converter SCR GTO ( DC Reactor ) V-I Plane () ()

    Dual Converter 4 ( ) Converter Mode () Inverter Mode ()

    Dual Converter AC

    5 Dual Converter

    * (Monopolar Long-distance Transmissions) (Return Path) 6

  • 6 Monopolar

    7 Monopolar

    7

    * (Bipolar Long-distance Transmissions) Bipolar (Common Low Voltage Return Path) (Unbalance Current)

    (Configuration) Monopolar (Single Pole)

    Bipolar 50%

    Bipolar Monopolar () * (Bipolar with Ground Return Path) Bipolar

  • 8 Bipolar

    9

    9 Bipolar

    Converter Converter () 10

  • 10 Bipolar Converter

    * (Bipolar with dedicated metallic ground return path for monopolar operation) 11

    11 Bipolar Monopolar

    * (Bipolar without dedicated return path for monopolar operation) Bipolar Monopolar

  • 12 Bipolar

    Monopolar

    Monopolar Converter HVDC ( ) 6 HVDC Converter Mode AC DC DC AC Inverter Mode

    HVDC HVDC (SCR GTO)

    SCR Anode (A), Cathode (K), Gate (G) A K (Triggering signal) G K SCR GTO SCR G (SCR )

    13 SCR 6 SCR 2

  • 13 SCR

    SCR SCR SCR 1, 3, 5 SCR ( A) SCR 4, 6, 2 SCR ( B) V12 (V1-V2) V1 Q1 V2 Q6 V12

    V31 (V3-V1) V3 Q5 V1 Q4 V31

    SCR Q1+Q2, Q2+Q3, Q3+Q4, Q4+Q5, Q5+Q6, Q6+Q1

    ( ) SCR V1 V3 0 ( 0 0)

    0 SCR () () () Converter Mode

  • 90 0 0 90 () () Inverter Mode

    VS RMS SCR

    HVDC Converter Mode Inverter Mode DC Reactor

    14 6

    14

    6

    12 (Ripple) 6 6 (6x50 = 300 Hz ) DC Reactor 12

    12 6 15

  • 15 12

    30 ( 6 60 )

    12 (12x50 = 600 Hz ) 600 Hz 6 300 Hz

    16 12

  • 16 12 6 14 12 6 (Ripple) 6 DC Reactor

    18 24 20 15 Line-commutated Current Source Converter (CSC)

    HVDC HVDC - 2545 ( 2523 - 1 HVAC 30-80 MW) - 2 HVDC 300 kV, 300 MW

    - HVDC (EGAT) (Tenaga National Berhard: TNB) 24 . 86 . 110 .

    HVDC Monopolar 300 MW 600 MW Bipolar HVDC 300 MW (300 kV, 1,000 A) 450 MW 10

    HVDC

    100 mH, (Single Core)

    Converter 3x116 MVA, 1 3 230/122.24/122.24 kV

    : EGAT 230 kV; 50 Hz : TNB 275 kV, 50 Hz

    +/- 300 kV

    8 kV, 1,550 A

    1,152

    Passive ( 12/24) Active ( 6/15/21/24/27/33/42/48)

  • DC, 110 . (Pole Conductor): 546 .. (Neutral Conductor): 298 ..

    4,980

    Siemens AG, Germany

    17 HVDC

    * [Online]. Available from:

    http://www.ppa.egat.co.th/F-INTER/malaysia.htm [2008, February 1]