Système de transmission HVDC


Définition: Le système qui utilise le courant direct pour la transmission de la puissance, un tel type de système est appelé système HVDC (courant direct haute tension). Le système HVDC est moins cher et a des pertes minimales. Il transmet la puissance entre le système AC non synchronisé.


Composant d’un système de transmission HVDC

Le système HVDC a les principaux composants suivants.

  • Station de convertisseur
  • Convertisseur
  • Vannes de convertisseur
  • Transformateurs de convertisseur
  • Filtres
    • Filtre AC
    • Filtre CC
    • Filtre à haute fréquence
  • Source d’alimentation réactive
  • Réacteur à lissage
  • Pole du système HVDC

Station de convertisseur

Les sous-stations terminales qui convertissent un CA en CC sont appelées terminaux de redresseur tandis que les sous-stations terminales qui convertissent CC en AC sont appelées terminaux de l’onduleur. Chaque terminal est conçu pour fonctionner en mode redresseur et onduleur. Par conséquent, chaque borne est appelée terminal de convertisseur ou terminal de redresseur. Un système HVDC à deux terminaux n’a que deux bornes et une ligne HVDC.

HVDC-Converter-Station

Convertisseur

La conversion de AC en CC et vice versa se fait dans les stations de convertisseur HVDC en utilisant des convertisseurs de pont triphasés. Ce circuit de pont est également appelé circuit Graetz. Dans la transmission HVDC, un convertisseur de pont à 12 impulsions est utilisé. Le convertisseur obtient en connectant le pont de deux ou 6 impulsions en série.

circuit de Graetz

Vannes de convertisseur

Les convertisseurs HVDC modernes utilisent des unités de convertisseur à 12 impulsions. Le nombre total d’une vanne dans chaque unité est de 12. La valve est composée de modules de thyristor connectés en série. Le nombre de soupape de thyristor dépend de la tension requise à travers la valve. Les vannes sont installées dans des salles de valve, et elles sont refroidies par l’air, l’huile, l’eau ou le freon.12 pouces-convertisseur-unit

Transformateur de convertisseur

Le transformateur de convertisseur convertit les réseaux AC en réseaux CC ou vice versa. Ils ont deux ensembles d’enroulements en trois phases. L’enroulement côté AC est connecté à la barre de bus AC, et l’enroulement latéral de la valve est connecté au pont de soupape.Ces enroulements sont connectés en étoile pour un transformateur et delta à un autre.


Les enroulements latéraux AC des deux transformateurs triphasés sont connectés en étoiles avec leurs neutres mis à la terre. L’enroulement du transformateur latéral de la valve est conçu pour résister à la contrainte de tension alternée et à la contrainte de tension directe du pont de soupape. Il y a une augmentation des pertes de courant de Foucault en raison du courant des harmoniques. La magnétisation dans le cœur du transformateur de convertisseur est due aux raisons suivantes.

  • La tension alternée à partir du réseau AC contenant des principes fondamentaux et plusieurs harmoniques.
  • La tension directe de la borne latérale de la valve a également des harmoniques.

Filtres

Les harmoniques AC et CC sont générées dans les convertisseurs HVDC. Les harmoniques AC sont injectées dans le système AC et les harmoniques CC sont injectées dans des lignes CC. Les harmoniques présentent les avantages suivants.

  1. Il provoque l’interférence dans les lignes téléphoniques.
  2. En raison des harmoniques, les pertes de puissance dans les machines et les condensateurs sont connectées dans le système.
  3. Les harmoniques ont produit une résonance dans un circuit AC entraînant des tensions supérieures.
  4. Instabilité des contrôles du convertisseur.

Les harmoniques sont minimisées en utilisant les filtres AC, CC et haute fréquence. Les types de filtre sont expliqués ci-dessous en détail.

  • Filtres AC – Les filtres AC sont un circuit RLC connecté entre la phase et la Terre. Ils ont offert de faibles impédances aux fréquences harmoniques. Ainsi, les courants harmoniques AC sont transmis sur Terre. Les filtres à deux et amortis sont utilisés. Le filtre harmonique AC a également fourni une puissance réactive requise pour un fonctionnement satisfaisant des convertisseurs.
  • Filtres CC – Le filtre CC est connecté entre le bus de poteau et le bus neutre. Il détourne les harmoniques DC vers la Terre et les empêche d’entrer dans les lignes DC. Un tel filtre ne nécessite pas de puissance réactive car la ligne DC ne nécessite pas de puissance CC.
  • Filtres à haute fréquence – Le convertisseur HVDC peut produire du bruit électrique dans la bande de fréquence des porteurs de 20 kHz à 490 kHz. Ils génèrent également un bruit d’interférence radio dans les fréquences de la gamme Megahertz. Des filtres à haute fréquence sont utilisés pour minimiser le bruit et les interférences avec la communication du transporteur de ligne électrique. Ces filtres sont placés entre le transformateur de convertisseur et le bus AC Station.

Source d’alimentation réactive

Une puissance réactive est requise pour les opérations des convertisseurs. Les filtres harmoniques AC fournissent en partie un pouvoir réactif. L’offre supplémentaire peut également être obtenue à partir de condensateurs de shunt modificateurs de phase synchrone et de systèmes VAR statiques. Le choix dépend de la vitesse de contrôle souhaitée.

Réacteur à lissage

Le réacteur lisse est un réacteur refroidi à l’huile rempli d’huile ayant une grande inductance. Il est connecté en série avec le convertisseur avant le filtre DC. Il peut être situé soit du côté de la ligne ou du côté neutre. Les réacteurs de lissage servent les fins suivantes.

  1. Ils lissent les ondulations dans le courant direct.
  2. Ils diminuent la tension harmonique et le courant dans les lignes DC.
  3. Ils limitent le courant de défaut dans la ligne DC.
  4. Les échecs de commutation conséquents dans les onduleurs sont empêchés par le lissage des réacteurs en réduisant le taux de montée en augmentation de la ligne CC dans le pont lorsque la tension directe d’une autre série connectée s’effondre.
  5. Les réacteurs de lissage réduisent la pente de tension et les surtensions du courant de la ligne DC. Ainsi, les contraintes sur les vannes de convertisseur et les divertisseurs de surtension sont réduites.

Pole du système HVDC

Le poteau du système HVDC est la partie d’un système HVDC composé de tout l’équipement de la sous-station HVDC. Il interconnecte également les lignes de transmission qui pendant la condition de fonctionnement normale présentent une polarité directe commune par rapport à la Terre. Ainsi, le mot poteau fait référence au chemin de DC qui a la même polarité par rapport à la Terre. Le pôle total comprend le poteau de sous-station et le poteau de la ligne de transmission.

Types d’un système HVDC

Les différents types d’un système HVDC sont expliqués ci-dessous en détail.

Station consécutive HVDC

Le système HVDC qui transfère l’énergie entre les bus AC au même emplacement est appelé système consécutif ou un système de couplage HVDC. Dans les stations HVDC consécutives, les convertisseurs et les redresseurs sont installés dans les mêmes stations. Il n’a pas de ligne de transmission CC.

Le système consécutif fournit une interconnexion asynchrone entre les deux réseaux CA contrôlés indépendamment adjacents sans transférer des perturbations de fréquence. Le lien DC consécutif réduit le coût global de conversion, améliore la fiabilité du système CC. Ce type de système est conçu pour le fonctionnement bipolaire.

Système HVDC à deux terminaux

Le terminal avec deux bornes (station de convertisseur) et une ligne de transmission HVDC est appelé système point à point du système DC à deux terminaux. Ce système n’a pas de ligne HVDC parallèle et aucun tapping intermédiaire. Le disjoncteur de HVDC n’est pas non plus requis pour le système HVDC à deux terminal. Le courant normal et anormal est contrôlé un contrôleur de convertisseur efficace contrôlé.

Système Multimiminal DC (MTDC)

Ce système dispose de plus de deux lignes de stage de convertisseur et de bornes CC. Certaines des stations de convertisseur fonctionnent comme redresseur tandis que d’autres fonctionnent comme un onduleur. La puissance totale tirée de la station de redresseur est égale à la puissance fournie par la station onduleur. Il existe deux types de systèmes MTDC

  • Système MTDC série
  • Système MTDC parallèle

Dans le système MTDC série, les convertisseurs sont connectés en série tandis que dans le système MTDC parallèle, les convertisseurs sont connectés en parallèle. Le système MTDC parallèle peut être utilisé sans l’utilisation d’un disjoncteur HVDC.

Avantages des systèmes MTDC

Voici les avantages des systèmes MTDC

  1. Le système MTDC est plus économique et flexible.
  2. L’oscillation de fréquence dans les réseaux AC interconnectés peut être amorti rapidement.
  3. Les réseaux AC à charge fortement peuvent être renforcés à l’aide de systèmes MTDC.

Applications des systèmes MTDC

Voici les applications des systèmes HVDC

  1. Il transfère la puissance en vrac de plusieurs sources de génération à distance à plusieurs centres de charge.
  2. Les systèmes sont interconnectés entre deux systèmes AC ou plus par des systèmes MTDC radiaux.
  3. Il renforce les réseaux de courant alternatif urbain à charge lourde par les systèmes MTDC

Le disjoncteur de HVDC est utilisé dans une liaison CC à deux terminaux et une liaison CC multiterminale pour le transfert du sol à une exécution métallique.




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