Een hoogspanningsgelijkstroomsysteem (HVDC) bestaat uit verschillende belangrijke componenten die samenwerken om elektrische energie om te zetten, te verzenden en opnieuw om te zetten. Deze kunnen grofweg worden gecategoriseerd als:
1. Converterstations (aan beide uiteinden van de lijn): Dit zijn de meest cruciale componenten, verantwoordelijk voor de AC/DC-conversie. Elk station bevat:
* Convertertransformatoren: Verhoog of verlaag de wisselspanning tot een niveau dat geschikt is voor de convertorkleppen.
* Converterkleppen: Deze vormen het hart van het convertorstation. Moderne HVDC-systemen maken voornamelijk gebruik van spanningsbronconverters (VSC) op basis van Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT's) of soortgelijke vermogenshalfgeleiderapparaten. Oudere systemen kunnen op thyristor gebaseerde lijngecommuteerde converters (LCC) gebruiken. Deze kleppen schakelen de AC naar DC (gelijkrichter) en DC naar AC (omvormer).
* Besturingssysteem: Een geavanceerd besturingssysteem beheert de spannings-, stroom- en vermogensstroom van het gehele HVDC-systeem, waardoor een stabiele werking wordt gegarandeerd en de apparatuur wordt beschermd. Dit omvat beveiligingsrelais, besturingsalgoritmen en communicatiesystemen.
* Filters: Deze zijn nodig om de door de converters geproduceerde harmonischen te verminderen. Ze voorkomen dat deze harmonischen het AC-systeem vervuilen.
* Compensatie van reactief vermogen: HVDC-systemen vereisen vaak blindvermogencompensatie om een stabiele spanning en stroomstroom te garanderen. Het kan hierbij gaan om condensatorbanken of andere reactieve stroombronnen.
* Egalisatiereactoren: Deze grote inductoren verzachten de gelijkstroompulsen die door de convertorkleppen worden gegenereerd, waardoor de rimpel in de DC-tussenkring wordt verminderd. (Prominanter in LCC-systemen)
2. DC-transmissielijn: Dit is de hoogspanningsgelijkstroomtransmissielijn zelf. Het bestaat doorgaans uit:
* Bovenleidingen: Vaak worden gebundelde geleiders gebruikt om coronaverliezen te verminderen.
* Isolatoren: Ter ondersteuning van de geleiders en voor elektrische isolatie.
* Aardingssysteem: Ter bescherming tegen blikseminslag en om de veiligheid van het systeem te garanderen.
3. (Optioneel) Ondergrondse/onderzeese kabels: Voor bepaalde toepassingen kan HVDC-transmissie gebruik maken van ondergrondse of onderzeese kabels in plaats van bovengrondse lijnen. Deze hebben andere ontwerpoverwegingen dan bovengrondse lijnen.
Samengevat: Hoewel de details kunnen variëren afhankelijk van het type HVDC-systeem (LCC vs. VSC, bovengronds vs. ondergronds), omvatten de kerncomponenten altijd convertorstations aan beide uiteinden voor AC/DC-conversie, de transmissielijn voor DC-stroomoverdracht en een robuust besturingssysteem om een stabiele en betrouwbare werking te garanderen. Het gebruik van geavanceerde vermogenselektronica en geavanceerde regelstrategieën is een bepalend kenmerk van moderne HVDC-systemen. |