Present by•นายชาญณรงค์ หน อิ�นทร

HVDCHVDC

OverviewsOverviews

• การใช้�ประโยช้น์ จากไฟฟ�าแรงสู�ง HVAC และ HVDC

• การไหลของก�าล�งไฟฟ�า• ทฤษฎี ของคอน์เวอร เตอร • ช้น์%ดของ HVDC• แบบจ�าลองสูถาน์ คอน์เวอร เตอร • Project Example (Project Example (ไทย ไทย - - มาเลเซี ยมาเลเซี ย))

1.1.การใช�ประโยชนจากไฟฟ�าการใช�ประโยชนจากไฟฟ�าแรงสู ง แรงสู ง HVACHVAC

ประโยชนo สู+งและจ�าหน์+ายพล�งงาน์ไฟฟ�าจ�าน์วน์มากๆo ทดสูอบอ.ปกรณ์ และว�สูด.ฉน์วน์o แรงด�น์ตกใน์สูายน์�อยลงo ประสู%ทธิ%ภาพของสูายสู+งด ข34น์ และเสูถ ยรภาพความเช้56อถ5อต+อระบบ

สูายสู+งสู�งข34น์ ข้�อิเสู�ย

o สูายสู+งระยะทางไกลมาก ๆ ต�องใช้�คาปาซี%เตอร , ร แอกเตอร หร5อ Synchronous Machine เป7น์ต�วแก�แรงด�น์ตก และแก� Power factor

o สูายสู+งเก%ด Corona ได�ง+ายกว+า DC ท 6แรงด�น์เท+าก�น์ ,o AC cable ถ�กจ�าก�ดโดย Charging current

rmsAC VV 2)max( rmsDC VV )max(

1.1.การใช�ประโยชนจากไฟฟ�าการใช�ประโยชนจากไฟฟ�าแรงสู ง แรงสู ง HVDCHVDC

ประโยชนo ประหย�ดกว+า (Loss และ Voltage drop น์�อยกว+า)o สูามารถใช้�น์�4าทะเลเป7น์สูายด%น์เป7น์ทางกล�บของไฟฟ�าได�o ไม+ม ก�าล�งสู�ญเสู ยใน์ฉน์วน์ เน์56องจากการสูล�บข�4วของร�ปคล56น์แรง

ด�น์o เช้56อมโยงระบบแหล+งจ+าย AC ท 6ม ความถ 6ไม+เหม5อน์ก�น์o เป7น์ต�วเช้56อมระบบไฟฟ�าแรงสู�งท 6ไม+เท+าก�น์ เช้+น์ ไทย 230 kV

มาเลเซี ย 275 kV ข้�อิเสู�ย

o ระบบ DC ไม+สูามารถสู+งจ+ายก�าล�งไฟฟ�า ช้น์%ดร แอกต ฟได�o ต�องม สูถาน์ เปล 6ยน์ระบบแรงด�น์เป7น์ AC ค5อ inverter

station ซี36งม ราคาแพงและเป7น์ต�วป9ญหาใน์การก�าเน์%ด harmonics ทางไฟฟ�า

เปร�ยบเท�ยบราค์าค์!าก!อิสูร�างระบบเปร�ยบเท�ยบราค์าค์!าก!อิสูร�างระบบสูายสู!ง สูายสู!ง AC-DCAC-DC

DC line cost < AC line cost

DC terminal cost > AC terminal cost

Break even distance : => Total DC cost < Total AC cost

- 800 ~ 1000 km (Over Head Line)- 50 km (Submarine Line)

Example Losses & Example Losses & Tower StructuresTower Structures

2. 2. การไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�าการไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�า การไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�า HVAC ค์#านวณเพื่'(อิหา

o ค+าขน์าดและม.มใน์แต+ละบ�สูo P และ Q ท 6ไหลใน์สูายสู+ง

การไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�า HVDC ค์#านวณเพื่'(อิหาo การควบค.มสูถาน์ คอน์เวอร เตอร o แรงด�น์ไฟฟ�าด ซี o กระแสูไฟฟ�าด ซี o P ท 6ไหลใน์สูายสู+ง

2. 2. การไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�าการไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�า ((ต่!อิต่!อิ))

acDi

acGi

acschi PPP ,

acDi

acGi

acschi QQQ ,

ก�าล�งไฟฟ�าท 6ไหลจากบ�สู i ไปบ�สู j

ก�าล�งไฟฟ�าท 6ไหลจากบ�สู j ไปบ�สู i

แบบจ#าลอิงระบบไฟฟ�าเอิซี�แบบจ#าลอิงระบบไฟฟ�าเอิซี�

acij

acij

acij jQPS

*

acji

acji

acji jQPS *

2. 2. การไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�าการไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�า ((ต่!อิต่!อิ))

ก�าล�งไฟฟ�าท 6ไหลจากบ�สู i ไปบ�สู j

ก�าล�งไฟฟ�าท 6ไหลจากบ�สู j ไปบ�สู i

แบบจ#าลอิงระบบไฟฟ�าดี�ซี�แบบจ#าลอิงระบบไฟฟ�าดี�ซี�

)( djdiijdidcij VVgVP

)( didjijdjdcji VVgVP

2. 2. การไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�าการไหลข้อิงก#าล$งไฟฟ�า ((ต่!อิต่!อิ))

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDCHVDC1. Monopolar & Bipolar2. HVDC back-to-back

station3. -HVDC multi terminal

system

HVDC Link-DiagramHVDC Link-Diagram3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))•1 . Monopolar & Bipolar

Equivalent DC circuit พ54น์ด%น์, น์�4าทะเล หร5อโลหะ

ข�4วเด 6ยว

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))

ค์วบค์-มกระแสู ค์วบค์-มแรงดี$น

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))•1 . Monopolar & Bipolar

กราวด หร5อโลหะ

กราวด กราวด

สูองข�4ว

ข�4วเหม5อน์ก�น์

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))•2 . HVDC back-to-back station

- ความถ 6เท+าก�น์หร5อต+างก�น์- ระด�บแรงด�น์เท+าก�น์หร5อต+างก�น์- แต+ละสูถาน์ ท�างาน์สูล�บโหมด Rectifier และ Inverter ได�- ต�องม smoothing reactor

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))•3 - . HVDC multi terminal system

- ม ความซี�บซี�อน์ ใน์การควบค.มมาก

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))•3 - . HVDC multi terminal system• 3.1 แบบอิน-กรม

ไดอะแกรมของระบบ การเช้56อมโยงสูถาน์

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))•3 - . HVDC multi terminal system• 3.2 แบบข้นาน แบบโค์รงข้!าย (Mesh)

ไดอะแกรมของระบบ การเช้56อมโยงสูถาน์

3. 3. ชน�ดีข้อิงชน�ดีข้อิง HVDC HVDC ((ต่!อิต่!อิ))•3 - . HVDC multi terminal system• 3.3 แบบข้นาน แบบร$ศม� (Radial)

ไดอะแกรมของระบบ การเช้56อมโยงสูถาน์

4. 4. ทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิรทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิร

o เปล 6ยน์แปลงระบบไฟฟ�าระหว+างเอซี และด ซี o ควบค.มการไหลของก�าล�งไฟฟ�า (Power Flow)o อ.ปกรณ์ หล�ก ค5อ Valve Bridge และ Converter Transformero ม Smoothing reactor ปร�บเร ยบo ท�างาน์แบ+งเป7น์ 2 แบบ ค5อ Rectifier mode และ Inverter

mode

6-Pulse bridge

12-Pulse bridge

4. 4. ทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิรทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิร ((ต่!อิต่!อิ))

optical gate pulse

Silicon wafer and housing

Thyristor Valves : Thyristor Valves : LTT (Light-Triggered Thyristor)

HVDC Converter HVDC Converter TransformerTransformer

12-Pulse bridge

4. 4. ทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิรทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิร ((ต่!อิต่!อิ))

- 30 หร5อ 150- V ector groups : 0Yy และ 5Yd .

HVDC Converter HVDC Converter TransformerTransformer

4. 4. ทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิรทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิร ((ต่!อิต่!อิ))

- ลด Xc ด�าน์ AC (เก%ดม.มเหล56อมล�4า)

4. 4. ทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิร ทฤษฎี�ข้อิงค์อินเวอิรเต่อิร ((ต่!อิต่!อิ))o Rectifier mode

0 < < 90

o Inverter mode 90 < < 180

5. 5. แบบจ#าลอิงสูถาน�ค์อินแบบจ#าลอิงสูถาน�ค์อินเวอิรเต่อิรเวอิรเต่อิร

0

)(sgn)3

cos(

dk

dkdkdk

kdkckkikdk

Q

IVP

IXVaV

k1kkk(sgn)

)( k

kdkikkaci

kdkikkkaci

dckaci

IVakQ

IVakP

PP

sin)(

)cos((sgn))(

)(

1

1

Rec.Inv. 0.995+1

-1

kkak

Mode

ต่$วอิย!างข้อิงสูถาน�ค์อินเวอิรต่$วอิย!างข้อิงสูถาน�ค์อินเวอิรเต่อิรเต่อิร

Converter StationsConverter Stations

6. Project Example : 6. Project Example : ไทยไทย - - มาเลเซี�ยมาเลเซี�ย

DC 300 MW 300 kV 1000 A ระยะทาง 110 km

THAILAND - THAILAND - MALAYSIAMALAYSIA

AC 230kV/DC 300kV AC 275kV/DC 300kV

6. Project Example : 6. Project Example : ไทยไทย - - มาเลเซี�ยมาเลเซี�ย

วางแผนในอินาค์ต่ :Converter Station : BipolarPower Transfer Capacity : 300 MW

ระบบแรกเร�(ม :Converter Station : MonopolarPower Transfer Capacity : 300 MW

Total Transfer Capability : 600

MW.

......ข้อิข้อิข้อิบค์-ณข้อิบค์-ณ......

......ข้อิข้อิข้อิบค์-ณข้อิบค์-ณ......