Linia wysokiego napięcia prądu stałego

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

     działające

     w budowie

     planowane

Linie HVDC w Europie

Linia wysokiego napięcia prądu stałego – także HVDC (ang. High Voltage Direct Current) – sieć wysokiego napięcia przesyłająca prąd stały.

Sieci wysokiego napięcia[edytuj | edytuj kod]

W większości linii energetycznych wysokiego napięcia płynie prąd przemienny, którego kierunek zmienia się z częstotliwością 50 lub 60 Hz. Największą zaletą takiej formy przesyłu jest jej prostota. Maszyny prądu zmiennego (zarówno silniki jak i generatory) są znacznie prostsze i tańsze niż maszyny prądu stałego. Również napięcie łatwiej przekształcać w układach prądu zmiennego - 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 zmiennego 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 załączenia 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].

Historia[edytuj | edytuj kod]

W 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 zmiennego. 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 zmiennego 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.

Realizacje na świecie[edytuj | edytuj kod]

Najdłuższa linia HVDC znajduje się obecnie w Chinach, i łączy Szanghaj z hydroelektrownią Xiangjiaba (długość linii napowietrznej: 1980 km, moc: 6400 MW)[5]. W 2012 zostanie oddana do użytku linia HVDC Rio Madeira pomiędzy brazylijskim stanem Amazonas a regionem São Paulo o długości linii napowietrznej ponad 2500 km[6].

HVDC w Polsce[edytuj | edytuj kod]

Podmorski kabel HVDC 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[7]. Ponadto w trakcie realizacji jest połączenie systemów elektroenergetycznych Polski oraz Litwy. Stacja przekształtnikowa ma znaleźć się po stronie litewskiej. Sprzęgnięcie obu systemów spowoduje zamknięcie tzw. "pierścienia bałtyckiego" i umożliwi wymianę mocy pomiędzy pracującymi do tej pory asynchronicznie systemami.

Przypisy

  1. Politechnika Poznańska, Instytut Elektroenergetyki, sierpień 2005: Możliwości przesyłowe linii kablowych – porównanie z liniami napowietrznymi. [dostęp 2012-06-18].
  2. Co się kryje pod nazwą HVDC?. [dostęp 2011-04-10].
  3. Jacek Świdziński: Nowoczesny przesył „made in Germany” (pol.). energetykon.pl. [dostęp 2011-04-19].
  4. Waldemar Kamrat, Tadeusz Szczepański: Wybrane zagadnienia budowy i eksploatacji sieci przesyłowych najwyższych napięć (pol.). cire.pl. [dostęp 2011-04-19].
  5. ABB: Xiangjiaba – Shanghai ±800 kV UHVDC transmission project (ang.). [dostęp 2011-04-10].
  6. ABB: Rio Madeira The longest transmission link in the world – 2,500 kilometers. (ang.). [dostęp 2011-04-10].
  7. Maciej Grzesik: Układ przesyłowy prądu stałego Szwecja-Polska. [dostęp 2011-04-10].