|
Linia wysokiego napięcia prądu stałego działające w budowie planowane Linie HVDC w EuropieLinia wysokiego napięcia prądu stałego – także HVDC (ang. high voltage direct current) – sieć wysokiego napięcia przesyłająca prąd stały. Sieci wysokiego napięciaW większości linii energetycznych wysokiego napięcia płynie prąd przemienny, którego kierunek zmienia się z częstotliwością 50 lub 60 Hz. Maszyny prądu przemiennego (zarówno silniki, jak i generatory) są znacznie prostsze i tańsze niż maszyny prądu stałego. Również napięcie łatwiej przekształcać w układach prądu przemiennego – za pomocą względnie taniego transformatora można napięcie z elektrowni podwyższyć, po to żeby przesłać energię na dużą odległość przy małych stratach (wystarczą małe przekroje przewodów), a następnie obniżyć je do wartości bezpiecznych dla użytkownika końcowego. W przypadku linii przesyłowych prądu przemiennego ich długość jest ograniczona, gdyż część mocy przepływa gałęzią poprzeczną – tzw. moc ładowania linii. Graniczna długość zależy wtedy od typu linii (linia napowietrzna, linia kablowa) i jej obciążenia. Długości graniczne linii kablowych są dużo mniejsze niż linii napowietrznych, gdyż w liniach kablowych izolator dielektryczny zwiększa pojemność gałęzi poprzecznej. Pojęcie długości granicznej nie ma zastosowania dla linii prądu stałego, gdyż ładowanie linii zachodzi tylko w momencie włączenia zasilania[1]. Przy wykorzystaniu technologii HVDC do przesyłu prądu na dużych odległościach (powyżej 500 kilometrów liniami napowietrznymi i ponad 50 kilometrów kablami podmorskimi) bardziej opłacalny jest przesył prądu stałego. W tej metodzie przed przesyłem prąd zostaje przepuszczony przez prostownik, by po stronie odbiorcy przejść przez falownik, który zamienia prąd stały na prąd przemienny. Obecnie zarówno prostownik, jak i falownik jest najczęściej tym samym półprzewodnikowym układem przekształtnikowym, który może pracować w obu trybach w zależności od kierunku przesyłanej energii[2]. Cały czas prowadzone są też badania nad nowymi technologiami umożliwiającymi przesył prądu stałego z niskimi stratami na coraz krótszych odcinkach sieci[3][4]. Topologie przekształtników HVDCW układach HVDC wykorzystywane są trzy topologie przekształtników[5]:
HistoriaW 1882 roku Thomas Edison uruchomił pierwszą na świecie sieć elektroenergetyczną na szeroką skalę, która dostarczała 110 V prądu stałego do 59 klientów dolnego Manhattanu. W 1887 roku Nikola Tesla wniósł zgłoszenia patentowe związane z konkurencyjną formą dystrybucji energii znanej jako sieć prądu przemiennego. W następnych latach miała miejsce zaciekła rywalizacja pomiędzy Teslą a Edisonem, dotycząca metody generowania i przesyłu energii, nazywana „walką o prąd przemienny”. Prąd przemienny (AC) zastąpił w końcu prąd stały (DC) w wytwarzaniu i rozdziale energii, ogromnie rozszerzając zakres i udoskonalając bezpieczeństwo i sprawność rozdziału energii elektrycznej. W ten sposób w końcu XIX wieku linie prądu przemiennego wyparły linie prądu stałego. Tym niemniej zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i w Europie funkcjonowały jeszcze przez długi czas ich niewielkie pozostałości, choć urządzenia wykorzystywane w nich wówczas nie były tak wygodne jak wynalezione później urządzenia elektroniki przemysłowej (prostowniki rtęciowe, tyrystory i IGBT) stosowane we współczesnych liniach przesyłowych prądu stałego. Nowoczesna technologia HVDC zaczęła się rozwijać na większą skalę po roku 1930 w Szwecji w firmie ASEA. Pierwsza komercyjna linia powstała w ZSRR w 1951 i połączyła Moskwę z Kaszyrą. W 1954 podmorskim kablem HVDC ASEA połączyła z lądem stałym szwedzką wyspę Gotlandię. Było to pierwsze połączenie podmorskie[6]. Realizacje na świecieNajdłuższa linia HVDC znajduje się obecnie w Chinach i łączy Szanghaj z hydroelektrownią Xiangjiaba (długość linii napowietrznej: 1980 km, moc: 6400 MW)[7]. W 2012 została oddana do użytku linia HVDC Rio Madeira pomiędzy brazylijskim stanem Amazonas a regionem São Paulo, o długości linii napowietrznej ponad 2500 km[8]. HVDC w PolscePodmorski kabel HVDC SwePol Link łączący Polskę i Szwecję oddano do użytku w sierpniu 2000 roku. Stacja przekształtnikowa po stronie polskiej znajduje się w okolicach Ustki, a po stronie szwedzkiej nieopodal miejscowości Karlshamn[9]. Ponadto w grudniu 2015 uruchomiono połączenie systemów elektroenergetycznych Polski oraz Litwy[10] LitPol Link. Stacja przekształtnikowa jest po stronie litewskiej. Sprzęgnięcie obu systemów spowodowało zamknięcie tzw. „pierścienia bałtyckiego” i umożliwia przesył energii pomiędzy pracującymi do tej pory osobno niezsynchronizowanymi systemami[11]. W listopadzie 2022 roku prezes URE uzgodnił Plan Rozwoju Systemu Przesyłowego na lata 2023-2032, według którego do 2032 roku ma powstać połączenie HVDC o długości 600 km łączące północ kraju z rejonem Górnego Śląska[12][13]. Przypisy
Kontrola autorytatywna (high-voltage power line): |
