خطوط انتقال برق مستقیم HVDC :خطوط انتقال برق مستقیم یا HVDC (High-Voltage Direct Current) یک فناوری برای انتقال برق از طریق جریان مستقیم بالا و ولتاژ بالا برای فاصله‌های بلند یا بین سیستم‌هایی که با فرکانس‌ها یا ولتاژهای متفاوت AC (جریان متناوب) کار می‌کنند، استفاده می‌شود. این فناوری یک جایگزین برای سیستم‌های انتقال AC (جریان متناوب) رایج می‌باشد.
خطوط انتقال برق مستقیم HVDC
در یک سیستم HVDC، برق از AC به DC تبدیل شده و با استفاده از مبدل‌های الکترونیکی به عنوان جریان مستقیم با ولتاژ بالا از طریق خطوط انتقال ویژه انتقال می‌شود. در نقطه دریافت، DC به AC برگردانده می‌شود تا برای توزیع یا مصرف استفاده شود.
مزیت های فناوری HVDC نسبت به سیستم‌های انتقال AC
- کارآیی بالا و کاهش اتلاف‌ها: یکی از مهمترین مزایای HVDC، کارآیی بالا و اتلاف‌های کمتر در انتقال برق به فواصل بلند است. اتلاف‌های توان در خطوط انتقال AC با افزایش فاصله به شدت افزایش می‌یابند، در حالی که در سیستم‌های HVDC این اتلاف‌ها به طور قابل توجهی کاهش می‌یابند، که منجر به افزایش کارآیی کلی سیستم می‌شود.
- انتقال برق در فواصل بلند: HVDC قادر به انتقال برق در فواصل بلند تر از AC است. این ویژگی به ویژه در اتصال نیروگاه‌های برق دورافتاده مانند نیروگاه‌های بادی در سواحل به شبکه‌های اصلی مفید است.
- کنترل بهتر جریان برق: HVDC اجازه می‌دهد جریان برق به صورت دقیق کنترل شود. این کنترل دقیق، بهره‌وری و پایداری شبکه‌های برق را بهبود می‌بخشد.
- انتقال برق بین سیستم‌های ناهمگام: HVDC قادر است برق را بین سیستم‌هایی با فرکانس‌ها و ولتاژهای متفاوت منتقل کند. این ویژگی مفید است برای اتصال سیستم‌های برقی کشورها با یکدیگر یا برای انتقال برق از مناطقی با نیروی آبی زیاد به مناطقی با نیروی حرارتی.
- کنترل انتقال نیروی راکد (ریکتیو): HVDC به اپراتورها امکان کنترل دقیق‌تر واکنش‌های نیروی راکد در شبکه را می‌دهد، که به بهبود پایداری و عملکرد شبکه کمک می‌کند.
- سازگاری با انتقال زیرزمینی و زیرآبی: HVDC مناسب برای انتقال زیرزمینی و زیرآبی بوده و از اتلاف‌های کمتری در این شرایط بهره می‌برد. این ویژگی در انتقال برق به مناطق شهری یا جاهایی با محدودیت‌های فضایی بسیار مفید است.
- قابلیت شروع مجدد خودکار: سیستم‌های HVDC مبتنی بر مبدل‌های منبع ولتاژ (VSC) از قابلیت شروع مجدد خودکار برخوردار هستند، که به کارآیی و پایداری شبکه کمک می‌کند.
- کمترین تأثیر زیست‌محیطی: به دلیل طراحی خطوط انتقال HVDC با سایز باریک‌تر و کاهش انتشار میدان‌های الکترومغناطیسی، تأثیر زیست‌محیطی کمتری نسبت به خطوط انتقال AC دارند.
دو نوع اصلی سیستم‌های HVDC
مبدل‌های کامیوته شونده در خط (LCC): این نوع مبتنی بر فناوری تایریستور است و برای اتصال نقطه به نقطه مناسب هستند. آنها از خصوصیات کامیوته طبیعی تایریستورها برای قطع جریان استفاده می‌کنند.
مبدل‌های منبع ولتاژ (VSC): مبدل‌های منبع ولتاژ از دستگاه‌های نیمه‌رسانایی مانند ترانزیستورهای جزئی-سربی‌گذاری‌شده (IGBT) برای تولید و کنترل ولتاژ استفاده می‌کنند. سیستم‌های HVDC مبتنی بر VSC انعطاف‌پذیرتر هستند و مزیت‌های اضافی مانند کنترل قدرت تولید و قابلیت شروع مجدد خودکار دارند.
بطور خلاصه فناوری HVDC برای انواع کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله انتقال برق در فواصل بلند، اتصال شبکه‌های منطقه‌ای به یکدیگر، اتصال نیروگاه‌های بادی سواحل به شبکه اصلی، و تسهیل تبادل برق مرزی. این فناوری همچنان به عنوان یک ابزا ر مهم در توسعه سیستم‌های انتقال برق کارآیی و قابل اعتماد استفاده می‌شود.