Система передачи постоянного тока на реке Нельсон - Nelson River DC Transmission System
| Передача NR HVDC Биполь 1 | |
|---|---|
 Биполи 1 и 2 реки Нельсон оканчиваются на преобразовательной станции Дорси рядом с Россер, Манитоба. Станция занимает HVDC текущий и преобразует его в HVAC ток для перераспределения потребителям | |
 Карта биполей 1 и 2 | |
| Место расположения | |
| Страна | Канада |
| Провинция | Манитоба |
| От | Конвертерная станция Radisson рядом Гиллам в 56 ° 21′39 ″ с.ш. 94 ° 36′47 ″ з.д. / 56,36083 ° с.ш.94,61306 ° з.д. |
| Чтобы | Конвертерная станция Дорси в Россер расположен в 26 км (16 миль) к северо-западу от Виннипег в 49 ° 59′39 ″ с.ш. 97 ° 25′38 ″ з.д. / 49,99417 ° с.ш.97,42722 ° з.д.) |
| Информация о собственности | |
| Владелец | Manitoba Hydro |
| Оператор | Manitoba Hydro |
| Информация о строительстве | |
| Производитель подстанций | Английский Электрический (оригинал); Alstom, Сименс (замена) |
| Строительство началось | 1966 |
| Введен в эксплуатацию | 17 июня 1972 г. |
| Техническая информация | |
| Тип | воздушная линия электропередачи |
| Тип тока | HVDC |
| Общая длина | 895 км (556 миль) |
| Номинальная мощность | 1,620 мегаватты 1,800 Амперы |
| Напряжение постоянного тока | ±450 киловольты |
| Нет. полюсов | 2 |
| Нет. схем | 1 |
В Система передачи постоянного тока на реке Нельсон, также известный как Манитоба Биполь, является передача электроэнергии система двух высокое напряжение, постоянный ток линии в Манитоба, Канада, оператор Manitoba Hydro как часть Проект гидроэлектростанции на реке Нельсон. Сейчас он записан на список этапов развития IEEE[1] в электротехника. Несколько рекордов были побиты последовательными этапами проекта, включая самый крупный (и последний) ртутно-дуговые клапаны, самое высокое напряжение передачи постоянного тока и первое использование с водяным охлаждением тиристорные клапаны в HVDC.
Система передает электроэнергию, вырабатываемую несколькими гидроэлектростанция электростанции вдоль Река Нельсон в Северная Манитоба через пустыню в населенные пункты на юге.
Он включает два выпрямитель станций, Конвертерная станция Radisson рядом Гиллам в 56 ° 21′41 ″ с.ш. 94 ° 36′48 ″ з.д. / 56,36139 ° с.ш.94,61333 ° з. и конвертерной станции Henday рядом с Сандэнс в 56 ° 30′14 ″ с.ш. 94 ° 08′24 ″ з.д. / 56,50389 ° с.ш.94,14000 ° з., один инверторная станция, Конвертерная станция Дорси в Россер расположен в 26 км (16 миль) к северо-западу от Виннипег в 49 ° 59′34 ″ с.ш. 97 ° 25′42 ″ з.д. / 49,99278 ° с.ш.97,42833 ° з.д.) и два комплекта высоковольтных линий электропередачи постоянного тока. Каждая линия электропередачи HVDC имеет два параллельных воздушных проводника для подачи положительного и отрицательного питания.
Третья линия, Bipole 3, была завершена в 2018 году, она идет от новой конвертерной станции Keewatinoow вдоль западной стороны озера Манитоба до новой конвертерной станции Riel на восточной стороне Виннипега.
Промежуточных коммутационных станций и ответвлений нет. Все три биполярный системы имеют обширные заземляющие электроды, позволяющие использовать их в монополярный Режим.
История
Строительство в 1966 г. 1 272 МВт Kettle Rapids генерирующей станции требовалась длинная линия электропередачи для подключения к центрам нагрузки в южной части Манитобы. Правительство Канады согласилось профинансировать установку линии высокого напряжения постоянного тока с погашением Manitoba Hydro когда рост нагрузки позволил коммунальному предприятию принять на себя долг по линии. Подача электроэнергии постоянного тока началась 17 июня 1972 года.
Один блок электростанции «Чайник» был завершен до того, как были построены преобразователи постоянного тока.[2] Зимой 1970 года бипольные линии были запитаны переменным током, что дало полезное количество энергии системе Манитобы; был установлен шунтирующий реактор для предотвращения повышения напряжения из-за Эффект Ферранти.
В то время Bipole I использовала самое высокое в мире рабочее напряжение для передачи наибольшего количества энергии от удаленного объекта к городу и использовала самые большие ртутные дуговые клапаны, когда-либо разработанные для такого применения. Линия потребовала строительства более 3900 башен с оттяжками и 96 самонесущих башен на разнообразной местности. Вечная мерзлота на некоторых участках это привело к осадке фундамента до 3 футов (1 м).
Заем правительства Канады был погашен, когда Manitoba Hydro выкупила линию и непогашенный долг в 1992 году.[3] В 1997 году смерч повредил 19 опор линий постоянного тока. Во время ремонта некоторым крупным клиентам было рекомендовано сократить нагрузку, но импорт линий 500 кВ из соседних коммунальных предприятий в Соединенных Штатах предотвратил серьезные перебои в подаче электроэнергии.
Третья такая линия, названная Bipole 3, была предложена, чтобы пройти вдоль западной стороны Манитобы. 26 октября 2009 года Федерация налогоплательщиков Канады вместе с инженерами и экспертами по окружающей среде опубликовала анализ, который, по их утверждениям, опроверг все утверждения правительства о том, почему линия должна быть проложена по западной стороне провинции.[4] Линия построена по западному маршруту и завершена в 2018 году.
Системные компоненты
Система передачи в настоящее время состоит из двух двухполюсных линий передачи с их преобразовательными подстанциями и заземляющими обратными электродами для обеспечения монопольной работы.
Биполь 1
К концу 2004 г. все эти ртутные клапаны были заменены на тиристоры.
Bipole 1 проходит 895 километров (556 миль) от Radisson до Дорси. Первоначально он был рассчитан на максимальную разность потенциалов ± 450 киловольты и максимум мощность 1620 г. мегаватты.[5] Это приводит к электрический ток 1800 г. Амперы.
Биполь 1 состоит из шести, 6-пульсные группы преобразователей на каждом конце (по три на полюс), каждый изначально рассчитан на 150 кВ постоянного тока, 1800 А.[6] Каждая группа преобразователей может быть замкнута на стороне постоянного тока с помощью вакуумного выключателя. Последующие модернизации повысили номинальный ток до 2000 А, а номинальное напряжение большинства оборудования до 166 кВ на мост (т.е. всего 500 кВ), хотя по состоянию на январь 2013 года Manitoba Hydro все еще сообщает, что линия работает при +463 кВ / - 450 кВ.
Когда он был построен с марта 1971 по октябрь 1977 года, ртутно-дуговые клапаны были использованы для исправления переменный ток. Эти клапаны, поставляемые Английский Электрический[7] каждая имела шесть анодных колонн, соединенных параллельно, и были самыми мощными ртутными дуговыми клапанами из когда-либо построенных. Каждый из них имел вес 10200 кг (22000 фунтов), длину 4,57 метра (15 футов), ширину 2,44 метра (8 футов) и высоту 3,96 метра (13 футов). Между 1992 и 1993 гг. Ртутные дуговые клапаны Полюса 1 были заменены на тиристор клапаны GEC Alsthom, увеличивающие максимальную мощность и напряжение линии до текущего уровня. Ртутные дуговые клапаны Полюса 2 были позже заменены на Сименс.[8] К концу 2004 года последние ртутные дуговые клапаны на Полюсе 2 были заменены тиристорными.
Тиристорные вентили, как в Radisson, так и в Dorsey, расположены в том же зале, где изначально стояли ртутные дуговые вентили. В обоих местах он имеет высоту 18,29 метра (60 футов), ширину 22,86 метра (75 футов) и длину 44,2 метра (145 футов).
Биполь 2
| Передача NR HVDC Биполь 2 | |
|---|---|
| Место расположения | |
| От | Конвертерная станция Henday рядом Сандэнс Биполь 2 в 56 ° 30′15 ″ с.ш. 94 ° 08′26 ″ з.д. / 56,50417 ° с.ш.94,14056 ° з.д. |
| Чтобы | Конвертерная станция Дорси в Россер Биполи 1 и 2 в 49 ° 59′39 ″ с.ш. 97 ° 25′49 ″ з.д. / 49,99417 ° с.ш.97,43028 ° з.д. |
| Информация о собственности | |
| Владелец | Manitoba Hydro |
| Оператор | Manitoba Hydro |
| Информация о строительстве | |
| Производитель подстанций | Сименс, AEG, Браун Бовери |
| Введен в эксплуатацию | 1985 |
| Техническая информация | |
| Тип | воздушная линия электропередачи |
| Тип тока | HVDC |
| Общая длина | 937 км (582 миль) |
| Номинальная мощность | 1800 мегаватт |
| Напряжение постоянного тока | ± 500 кВ |
| Нет. полюсов | 2 |
| Нет. схем | 1 |
Линия передачи Bipole 2 проходит 937 километров (582 миль) от Анде до Дорси. Биполь 2 может передавать максимальную мощность 1800 МВт при напряжении ± 500 кВ. Биполь 2 состоит из четырех 12-пульсные группы преобразователей на каждом конце (по две на полюс) и вводился в эксплуатацию в два этапа. После первого этапа в 1978 году максимальная мощность составляла 900 МВт при 250 кВ, которая увеличилась до нынешнего уровня, когда он был завершен в 1985 году.[9]
Биполь 2 пересекает реку Нельсон по адресу 56.459811 N 94.143273 W. Существует резервный переход через реку Нельсон по адресу 56.441383 N 94.176114 W. Невозможно напрямую переключить линию на резервный переход.
В отличие от Bipole 1, Bipole 2 всегда оснащался тиристорами. Тиристорные вентили, поставляемые немецким консорциумом HVDC (Сименс, AEG и Браун Бовери ) используется водяное охлаждение[10] впервые в проекте HVDC. До этого времени относительно немногочисленные схемы HVDC с использованием тиристоров использовали либо воздушное охлаждение, либо, как на Кахора Басса проект, поставленный тем же консорциумом, масляное охлаждение. Тиристорные клапаны располагались в напольных вертикальных стойках по четыре клапана в каждом (четвероногие). Каждый клапан содержал 96 тиристорных уровней последовательно, а два - параллельно. Они были организованы в 16 тиристорных модулей, последовательно соединенных с 8 реакторными модулями.
 Тиристорные вентили Bipole 2: шесть параллельно соединенных пар тиристоров в модуле с охлаждающими трубами и конденсаторами выравнивания напряжения. |  Счетверенный тиристорный клапан на 1800 А, 250 кВ на преобразовательной станции Manitoba Hydro Henday в Биполе 2 |
Биполь 3
В 1996 году сильный ветер повредил Биполь I и Биполь II и угрожал затемнить Виннипег. Питание поддерживалось за счет импорта из Миннесота а два существующих биполя были отремонтированы. Чтобы избежать повторения этого события и еще больше повысить надежность электроснабжения, Manitoba Hydro проверила маршруты дальше на запад для своей линии Bipole 3. В планах также строительство дополнительной преобразовательной станции и фидерных линий по городу. Строительство биполя 3 началось в 2012 году. Линия была завершена и введена в эксплуатацию в июле 2018 года.[11]
Основными элементами системы Bipole III являются:
- Конвертерная станция Киватиноу, расположенная на реке Нельсон рядом с местом предполагаемой генерирующей станции Конавапа на 56 ° 39′25 ″ с.ш. 93 ° 51′14 ″ з.д. / 56,65694 ° с.ш. 93,85389 ° з.д.
- Биполярная линия электропередачи протяженностью 1324 км с номинальным напряжением +/- 500 кВ, пролегающая к западу от г. Озеро Манитоба
- Конвертерная станция Риль, на восточной стороне Виннипег Floodway, в Сельский муниципалитет Спрингфилда в 49 ° 51′59 ″ с.ш. 96 ° 56′24 ″ з.д. / 49,86639 ° с.ш.96,94000 ° з.
- Дополнительные линии переменного тока 230 кВ для северной коллекторной системы.[12]
Линия использует стальные опоры с оттяжками на северных участках линии и самонесущие стальные решетчатые опоры на южной части. В среднем на километр будет около двух сооружений. Каждая башня несет связанный провод для каждого полюса. Каждый полюсный провод состоит из трех субпроводников, эквивалентных 1590 MCM ACSR. Проводники поддерживаются деформационными изоляторами из закаленного стекла или фарфора с максимальным зазором до уровня земли 34 метра, минимум 13,2 метра в середине пролета и максимальным прогибом проводника. На вершине башен находится оптический заземляющий кабель обеспечение заземления опор и оптических волокон для управления и связи системы. [12]
Обычно ширина полосы отвода для линии HVDC составляет 66 метров, при этом 45 метров очищаются непосредственно под линией.
Система способна передавать 2000 мегаватт от станций реки Нельсон к потребителям на юге.
Электроды заземления
Хотя обычно каждая из линий работает как биполярная система, если полюс отключается для обслуживания или неисправности, заземляющий возвратный электрод используется для поддержания работы с частичной мощностью.
Биполь 1 и 2 имеют общий заземляющий электрод звенеть типа, 305 метров (1001 фут) в диаметре, 21,9 км (13,6 миль) от конвертерного завода Дорси в 50 ° 10′29 ″ с.ш. 97 ° 24′08 ″ з.д. / 50,17472 ° с.ш.97,40222 ° з.д.. Электрод Дорси соединен с преобразовательной установкой двумя воздушными линиями на деревянных опорах, одна для Биполя 1, а другая для Биполя 2.
В Radisson Bipole 1 использует заземляющий электрод того же размера и типа, что и Дорси, но находится всего в 11,2 км (7,0 миль) от станции в 56 ° 21′22 ″ с.ш. 94 ° 45′17 ″ з.д. / 56,35611 ° с.ш.94,75472 ° з.д..
Bipole 2 использует заземляющий электрод диаметром 548 метров (1798 футов) и расположен в 11,2 км (7,0 миль) от Конвертерная станция Henday 56 ° 26′2 ″ с.ш. 94 ° 13′22 ″ з.д. / 56,43389 ° с.ш.94,22278 ° з..
Биполь 3 имеет площадку для заземляющего электрода рядом с преобразовательной станцией Киватиноу на 56 ° 34′56 ″ с.ш. 93 ° 57′02 ″ з.д. / 56,58222 ° с.ш. 93,95056 ° з.д. соединены электродной линией длиной 30 км. На южной преобразовательной станции Риль электродная линия проходит примерно в 26 км до площадки заземляющих электродов в 49 ° 56′12 ″ с.ш. 96 ° 43′01 ″ з.д. / 49,93667 ° с.ш.96,71694 ° з. около Хейзелридж, Манитоба.
Рекомендации
- ^ «Основные этапы развития: система передачи постоянного тока высокого напряжения на реке Нельсон, 1972 год». Сеть глобальной истории IEEE. IEEE. Получено 4 августа 2011.
- ^ Леонард А. Бейтман, Карьера инженера в гидроэнергетике, Рабочий документ Инженерного института Канады 22/2004, июль 2004 г.
- ^ Л. А. Бейтман, «История развития электроэнергетики в Манитобе», в IEEE Canadian Review, зима 2005 г.
- ^ [1]
- ^ Сборник схем HVDC, СИГРЭ Техническая брошюра № 003, 1987, pp63–69.
- ^ Эсти Д.С., Хейвуд Р.В., Ролланд Дж. У., Уиллис Д. Б. Ввод в эксплуатацию системы HVDC в Нельсон-Ривер и начальный опыт эксплуатации, СИГРЭ сессия, Париж, 1974 г., номер статьи 14-102.
- ^ Когл, Т.С.Дж., Проект реки Нельсон - Manitoba Hydro разрабатывает субарктические гидроэнергетические ресурсы, Electrical Review, 23 ноября 1973 г.
- ^ Даливал, Н., Валикетт, Р., Кесте, А., Хеуслер, М., Куффель, П., Замена ртутно-дугового клапана Nelson River Pole 2, Париж, 2004 г., ссылка на статью B4-203.
- ^ Сборник схем HVDC, СИГРЭ Техническая брошюра № 003, 1987, pp104–109.
- ^ Беригер, К., Эттер, П., Хенгсбергер, Дж., Тиле, Г., Разработка групп тиристорных клапанов с водяным охлаждением для расширения системы Manitoba Hydro HVDC, СИГРЭ сессия, Париж, 1976 г., ссылка на документ 14-05.
- ^ [2] «Линия передачи Bipole III введена в коммерческую эксплуатацию», Кентон Дайк, Steinbachonline.com, 24 июля 2018 г., получено 3 сентября 2018 г.
- ^ а б [3] Описание Проекта получено 3 сентября 2018 г.
внешняя ссылка
- Manitoba Hydro
- https://web.archive.org/web/20051115122606/http://www.transmission.bpa.gov/cigresc14/Compendium/NELSON1.htm
- https://web.archive.org/web/20051115122606/http://www.transmission.bpa.gov/cigresc14/Compendium/NELSON2.htm
- https://web.archive.org/web/20051115122606/http://www.transmission.bpa.gov/cigresc14/Compendium/Nelson2%20Pictures.pdf
- Справочный список Siemens HVDC
- Система HVDC Nelson River (с изображениями клапанов)