Transportul energiei la tensiune continuă - HVDC

1. Generalităţi privind tensiunea contiună

Dezvoltarea transportului energiei electrice a fost un pas mare al ingineriilor, chiar de la început, transportul energiei electrice s+a efectuat în tensiune contiună. Inginerul francez H.Fontaine, în colaborare cu belgianul Gramme, demonstrează în 1873 la expoziţia de la Viena, că dinamul poate funcţiona ca motor electric. Aceasta se consideră prima demonstraţie publică de transmitere a energiei electrice la distanţă, în curent continuu. În perioada 1870-1881, primele reţele de distribuţie electrică în Europa şi America de Nord au fost construite ca reţele de c.c pentru iluminat. Între 1881 şi 1900 asemenea reţele au fost construite şi pentru aplicatii de putere mare. În 1882 M.Deprez, cu ajutorul firmei germane AEG, construieşte o linie de transport la tensiune continuă între Misbach şi München (57 km).

Transportul în curent alternativ a apărut mai târziu. Prima instalaţie demonstrativă de transport în c.a. monofazat a fost realizată în 1884 la expoziţia de la Torino, de către L.Goliar, la tensiunea de 2 kV, pentru a transmite o putere de circa 20 kW la o distanţă de 40 km.

Apariţia ulterioară a transformatoarelor, a circuitelor polifazate şi a motoarelor cu inducţie a dus la supremaţia c.a. asupra c.c. - sistemele electroenergetice de astăzi având la bază utilizarea energiei la tensiune alternativa.

Transportul energiei la tensiune continuă nu constituie o nouă tehnologie, el fiind mai vechi decât cel în curent alternativ. Totuşi, extinderea sa până în ultimii 20 de ani a fost limitată numai la aplicaţii speciale.

2. Utilizarea legăturilor la tensiune continuă

• Interconectarea în asincron între două sisteme electroenergetice care funcţionează la aceeaşi frecvenţă nominală (50 sau 60 Hz), dar fără control coordonat al frecvenţei, sau care au frecvenţe diferite, 50 Hz şi 60 Hz, a fost determinată de următoarele elemente: ameliorarea stabilită¬ţii statice şi dinamice a unor interconexiuni, limitarea creşterii curenţilor de scurtcircuit, controlul schimburilor de putere pe legătură.

• Legăturile de tip back-to-back între două sisteme electroenergetice vecine au următoarele avantaje: schimbul de putere este independent de frecvenţa şi tensiunea sistemelor de c.a.; menţinerea la acelaşi nivel a curenţilor de scurtcircuit în sistemele vecine.

Dr. Hingorani a propus noul concept de „CUSTOM POWER”, bazat pe utilizarea unor dispozitive de putere, de „dimensiuni reduse”, în scopul creşterii siguranţei şi unei calităţi superioare a energiei electrice livrate consumatorilor.

3. Transportul energiei electrice la mari distanţe prin linii electrice aeriene

În general, costul construcţiilor liniilor propriu-zise la tensiune alternativă, pentru una şi aceeaşi putere transportată şi pentru una şi aceeaşi izolaţie a liniilor este mult mai ridicat decât în cazul tehnologiei la tensiune continuă. Acest lucru se datorează pe de o parte faptului că pentru aceeaşi tensiune nominală a liniei, nivelul de izolaţie este mai mare în c.a. decât la tensiune continuă, iar pe de altă parte puterea transportată, în cazul unor pierderi specifice egale, în c.a. este jumătate din cea transportată la tensiune continuă.

Cazul I: Se consideră o linie trifazată simplu circuit şi o linie bipolară la tensiune continuă, în diferite ipoteze (Figura 1).

a) Pentru aceeaşi putere tranzitată şi aceeaşi tensiune de fază ca valoare de vârf, raportul dintre pierderile de putere pe linia în c.a. şi pe cea în c.c. este 1.33.

Puterea activă transportată pe linia trifazată este:

Unde:

( fiind tensiunea de fază cea mai ridicată a liniei în c.a.); s-a considerat .

Figura 1 Schema monofilară a liniei trifazate simplu circuit (a) şi a liniei bipolare la tensiune continuă (b).