Trong nhiều chủ đề trước, chúng ta đã tìm hiểu về các ưu điểm của phương pháp truyền tải HVDC so với truyền tải HVAC trong điều kiện truyền tải điện đường dài và để giải quyết các bất ổn trong lưới điện xoay chiều HVAC. Về cơ bản, có 5 loại liên kết HVDC được sử dụng để truyền tải điện năng.
1. Liên kết đơn cực
Liên kết HVDC chỉ sử dụng một dây dẫn duy nhất được gọi là liên kết đơn cực. Thông thường, trong loại liên kết này, chỉ sử dụng một dây dẫn duy nhất có cực tính âm, để giảm tổn thất hào quang và nhiễu. Thông thường thì đất hoặc nước sẽ được sử dụng làm đường trở lại, tuy nhiên một dây dẫn bằng kim loại được sử dụng làm đường trở lại nếu điện trở suất của đất cao.
Công suất và dòng điện chỉ chạy theo một chiều. Đối với hệ thống truyền tải đơn cực, dòng điện định mức được xác định từ 200A đến 1000A.
Ưu điểm
- Nó chỉ sử dụng một dây dẫn duy nhất nên thiết kế rất đơn giản;
- Bảo trì ít hơn;
- Do sạc điện áp cao, kiểu liên kết này khả thi về mặt kỹ thuật hơn so với hệ thống HVAC;
- Có tính kinh tế.
Nhược điểm
- Khi xảy ra sự cố trên dây dẫn, toàn bộ hệ thống truyền tải sẽ bị ngắt;
- Chúng chỉ được sử dụng cho các liên kết xếp hạng điện áp thấp, như truyền qua cáp.
2. Liên kết lưỡng cực
Liên kết HVDC sử dụng hai dây dẫn để truyền công suất và dòng điện được gọi là liên kết lưỡng cực. Nói chung, loại hệ thống này sử dụng hai dây dẫn, một đấu với cực dương và một với cực âm.
Ở điều kiện bình thường, cường độ dòng điện ở hai cực là như nhau nên dòng điện chạm đất không có. Bất cứ khi nào có sự cố xảy ra trên các hệ thống này thì chúng sẽ tự động chuyển sang hệ thống đơn cực bằng cách sử dụng đất làm dây dẫn đường trở lại, tức là khi một cực gặp tình trạng sự cố, cực kia sẽ tiếp tục cấp cho tải.
Một đường dây dẫn điện cao áp một cực đơn cực bằng hai đường dây tải điện xoay chiều. Khi so sánh với liên kết đơn cực, hiệu điện thế giữa các cực trong hệ thống này cao gấp đôi.
Ưu điểm
- Việc truyền tải điện năng giữa hai trạm hoặc trên đường dây chính là liên tục.
- Lỗi trên một liên kết không ảnh hưởng đến hoạt động của liên kết còn lại;
- Trong điều kiện sự cố, liên kết này cũng có thể chuyển đổi sang liên kết đơn cực.
- Hướng của dòng điện có thể được thay đổi bằng cách thay đổi cực của hai cực.
Nhược điểm
- Hiệu ứng Corona và nhiễu sóng radio nhiều hơn khi so sánh với liên kết đồng cực (bên dưới).
- Kết nối của bộ chuyển đổi sang cực rất phức tạp.
- Tốn kém hơn khi so sánh với các liên kết đơn cực.
3. Liên kết đồng cực
Giống liên kết lưỡng cực, kiểu liên kết này cũng sử dụng hai dây dẫn nhưng cùng cực và thường là cực âm. Khi lỗi xảy ra, các bộ chuyển đổi (rectifier) của cực khỏe là đủ để cấp cho các dây dẫn còn lại với hơn 50% công suất. Trong loại liên kết này, đất được sử dụng như một đường dẫn điện trở lại. Nó cũng hoạt động được như một liên kết đơn cực trong các điều kiện bị lỗi.
Ưu điểm
- Tương đối rẻ hơn so với dòng xoay chiều ba pha;
- Hiệu ứng Corona và nhiễu vô tuyến được giảm đáng kể khi sử dụng các dây dẫn phân cực âm.
- Các liên kết này có thể hoạt động độc lập trong các điều kiện bị lỗi.
- Kết nối của bộ chuyển đổi với cực không quá phức tạp như liên kết lưỡng cực.
Nhược điểm
- Sự xuất hiện của dòng điện chạm đất có thể có ảnh hưởng xấu đến các đường ống đi qua các khu vực lân cận.
- Nó có các ứng dụng hạn chế do sự hiện diện của dòng điện trên mặt đất.
- Chi phí của đường dây tăng lên đối với điện áp cao hơn.
4. Hệ thống HDVC đối kháng
Trong kiểu liên kết này, cả bộ chỉnh lưu và bộ biến tần đều được lắp đặt trong cùng một trạm và được kết nối với nhau với sự trợ giúp của đường dây một chiều. Trong các hệ thống này, độ dài của dòng DC càng nhỏ càng tốt.
Điện áp một chiều giữa hai bộ chuyển đổi có thể được lựa chọn tự do vì chiều dài của dây dẫn ngắn. Nguồn điện có thể được truyền đi rất nhanh và chính xác. Dòng công suất có thể được điều khiển trong một hệ thống bằng cách điều khiển cường độ và hướng của công suất trong mạng lưới. Bằng cách sử dụng các loại hệ thống này, công suất có thể được truyền từ trạm này sang trạm khác hoặc nó có thể được nhận từ các thiết bị đầu cuối khác, tức là các hệ thống này có khả năng nhận hoặc truyền tải điện năng từ chính trạm đó.
Ưu điểm
- Điện áp và tần số có thể được điều khiển độc lập trong hai mạng lưới.
- Dòng điện nhanh, chính xác và hoàn toàn có thể kiểm soát được.
- Chúng ta có thể xác định dòng điện trong liên kết.
- Mức độ ngắn mạch có thể được giới hạn.
- Kết nối hai mạng ở các tần số khác nhau.
Nhược điểm
- Sóng hài được tạo ra.
- Các hệ thống này rất tốn kém vì các bộ biến đổi phức tạp và thiết bị đóng cắt một chiều.
- Khi hệ thống gần bờ biển, nước bị nhiễm chất cách điện.
5. Liên kết HDVC đa đầu cuối
Một hệ thống HVDC nhiều đầu cuối bao gồm ba hoặc nhiều trạm biến áp, trong đó một số trạm đóng vai trò là bộ chỉnh lưu và một số trong số chúng đóng vai trò là bộ biến tần. Các trạm biến áp được mắc nối tiếp hoặc song song tùy theo yêu cầu.
Tham khảo Circuit Globe
