Система передачи постоянного тока Нельсон Ривер

NR HVDC Трансмиссия
Биполи 2
NR HVDC Трансмиссия ; Биполи 2
Расположение
От	Преобразовательная станция Henday возле Сандэнса Биполи 2 в 56 ° 30'15 "с.ш. 94 ° 08'26" з.д. / 56,50417 ° с.ш. 94,14056 ° з.д.
К	Преобразовательная станция Дорси в Россере Биполи 1 и 2 в 49 ° 59'39 "N 97 ° 25'49" W / 49,99417 ° N 97,43028 ° W
Информация о собственности
Владелец	Манитоба Гидро
Оператор	Манитоба Гидро
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
Количество полюсов	2
Количество цепей	1

NR HVDC Трансмиссия
Биполи 1
NR HVDC Трансмиссия ; Биполи 1
	Биполи реки Нельсон 1 и 2 заканчиваются на преобразовательной станции Дорси недалеко от Россера, Манитоба . Станция принимает ток HVDC и преобразует его в ток HVAC для перераспределения потребителям.
	Карта биполей 1 и 2
Расположение
Страна	Канада
Провинция	Манитоба
От	Конвертерная станция Radisson возле Гиллама в 56 ° 21'39 "N 94 ° 36'47" W / 56,36083 ° N 94,61306 ° W
К	Преобразовательная станция Дорси в Россере, расположенная в 26 км (16 миль) к северо-западу от Виннипега в 49°59′39″N 97°25′38″W / 49.99417°N 97.42722°W )
Информация о собственности
Владелец	Манитоба Гидро
Оператор	Манитоба Гидро
Информация о строительстве
Производитель подстанций	Английский Электрик (оригинал); Alstom , Siemens (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	1620 мегаватт ; 1800 Ампер
напряжение постоянного тока	±450 kilovolts
Количество полюсов	2
Количество цепей	1

Система передачи постоянного тока реки Нельсон , также известная как биполе Манитобы , представляет собой систему передачи электроэнергии из трех линий высокого напряжения постоянного тока в Манитобе , Канада, которой управляет компания Manitoba Hydro в рамках гидроэлектростанции на реке Нельсон . Теперь он внесен в список вех IEEE. ^[1] в электротехнике . На последовательных этапах проекта было побито несколько рекордов, включая самые большие (и последние) ртутно-дуговые клапаны , самое высокое напряжение передачи постоянного тока и первое использование с водяным охлаждением тиристорных клапанов в системах высокого напряжения постоянного тока.

Система передает электроэнергию, вырабатываемую несколькими гидроэлектростанциями вдоль реки Нельсон в Северной Манитобе , через пустыню в населенные районы на юге.

Преобразовательная станция Дорси недалеко от Россера, Манитоба - август 2005 г.

Он включает в себя две выпрямительные станции: преобразовательную станцию Radisson возле Гиллама в 56 ° 21'41 ″ с.ш. 94 ° 36'48 ″ з.д. / 56,36139 ° с.ш. 94,61333 ° з.д. / 56,36139; -94,61333 и конвертерная станция Henday возле Сандэнса в 56 ° 30'14 "N 94 ° 08'24" W / 56,50389 ° N 94,14000 ° W / 56,50389; -94,14000 , одна инверторная станция , преобразовательная станция Дорси в Россере , расположенная в 26 км (16 миль) к северо-западу от Виннипега в 49 ° 59'34 "с.ш. 97 ° 25'42" з.д. / 49,99278 ° с.ш. 97,42833 ° з.д. / 49,99278; -97,42833 ), а также два комплекта линий электропередачи постоянного тока высокого напряжения. Каждая линия передачи постоянного тока высокого напряжения имеет два параллельных воздушных провода для передачи положительного и отрицательного питания.

Третья линия, Bipole 3, была завершена в 2018 году и идет от новой преобразовательной станции Киватиноу на западном берегу озера Манитоба до новой преобразовательной станции Риель на восточной стороне Виннипега.

Промежуточных распределительных пунктов и отводов нет. Все три биполярные системы имеют обширные заземляющие возвратные электроды, позволяющие использовать их в монополярном режиме.

История

Строительство в 1966 году электростанции Kettle Rapids мощностью 1272 МВт потребовало прокладки длинной линии электропередачи, чтобы соединить ее с центрами нагрузки в южной части Манитобы. Правительство Канады согласилось профинансировать установку линии высокого напряжения постоянного тока, которая будет погашена компанией Manitoba Hydro, когда рост нагрузки позволит коммунальному предприятию принять на себя долг по этой линии. Поставка электроэнергии постоянного тока началась 17 июня 1972 года.

Один агрегат электростанции «Кеттл» был построен до завершения строительства преобразователей постоянного тока. ^[2] Зимой 1970 года биполярные линии были запитаны переменным током, что дало полезное количество энергии системе Манитобы; был установлен шунтирующий реактор для предотвращения чрезмерного повышения напряжения из-за эффекта Ферранти .

В то время в Bipole I использовалось самое высокое в мире рабочее напряжение для передачи наибольшего количества энергии из удаленного объекта в город, а также использовались самые большие ртутные дуговые клапаны, когда-либо разработанные для такого применения. Для линии потребовалось построить более 3900 вантовых башен и 96 самонесущих башен на различной местности. Вечная мерзлота в некоторых районах привела к осадке фундамента на глубину до 3 футов (1 м).

Кредит правительства Канады был погашен, когда Manitoba Hydro выкупила линию и непогашенный долг в 1992 году. ^[3] В 1997 году торнадо повредило 19 опор линий постоянного тока. Во время ремонта некоторым крупным потребителям было рекомендовано сократить нагрузку, но импорт электроэнергии по линиям 500 кВ от соседних коммунальных предприятий в США предотвратил серьезные перебои в подаче электроэнергии.

Была предложена третья такая линия, получившая название «Биполь-3», пройти вдоль западной стороны Манитобы. 26 октября 2009 года Канадская федерация налогоплательщиков вместе с экспертами в области инженерии и окружающей среды опубликовала анализ, который, по их утверждению, опровергает все утверждения правительства о том, почему линия должна быть построена в западной части провинции. ^[4] Линия построена по западному маршруту и завершена в 2018 году.

Компоненты системы

Система передачи в настоящее время состоит из трех биполярных линий электропередачи с преобразовательными подстанциями и заземляющими обратными электродами, обеспечивающими монопольную работу.

Биполи 1

Биполь 1 проходит 895 километров (556 миль) от Рэдиссона до Дорси. Первоначально он был рассчитан на максимальную разность потенциалов ±450 киловольт и максимальную мощность 1620 мегаватт . ^[5] В результате получается электрический ток силой 1800 Ампер .

Биполь 1 состоит из шести групп 6-импульсных преобразователей на каждом конце (по три последовательно на полюс), каждая из которых изначально рассчитана на 150 кВ постоянного тока, 1800 А. ^[6] Каждая группа преобразователей может быть шунтирована на стороне постоянного тока с помощью вакуумного выключателя. Последующие модернизации увеличили номинальный ток до 2000 А, а номинальное напряжение большей части оборудования до 166 кВ на мост (т.е. всего 500 кВ), хотя по состоянию на январь 2013 года компания Manitoba Hydro по-прежнему сообщает, что линия работает при +463 кВ/−. 450 кВ.

Когда он был построен в период с марта 1971 года по октябрь 1977 года, ртутно-дуговые клапаны использовались для выпрямления переменного тока . Эти клапаны , поставляемые компанией English Electric , ^[7] каждый из них имел шесть параллельно соединенных анодных колонн и был самыми мощными ртутными дуговыми клапанами, когда-либо созданными. Каждый из них имел вес 10 200 кг (22 500 фунтов), длину 4,57 метра (15,0 футов), ширину 2,44 метра (8,0 футов) и высоту 3,96 метра (13,0 футов). В период с 1992 по 1993 год ртутные дуговые клапаны на полюсе 1 были заменены твердотельными тиристорами от GEC Alsthom, что увеличило максимальную мощность и напряжение линии до нынешнего уровня. Ртутные дуговые клапаны на Полюсе 2 позже были заменены компанией Siemens . ^[8] К концу 2004 года последний из ртутных вентилей на полюсе 2 был заменен на тиристоры.

И в «Рэдиссон», и в «Дорси» тиристоры расположены в том же зале, где изначально стояли ртутные дуговые клапаны. В обоих местах зал имеет высоту 18,29 метра (60,0 футов), ширину 22,86 метра (75,0 футов) и длину 44,2 метра (145 футов).

Биполи 2

Линия электропередачи Bipole 2 проходит 937 километров (582 миль) от Хендая до Дорси. Биполь 2 может передавать максимальную мощность 1800 МВт при потенциале ±500 кВ. Биполь 2 состоит из четырех 12-импульсных преобразовательных групп на каждом конце (по две последовательно на полюс) и вводился в эксплуатацию в два этапа. После первого этапа в 1978 году максимальная мощность составила 900 МВт при напряжении 250 кВ, а после завершения строительства в 1985 году она увеличилась до нынешнего показателя. ^[9]

Биполь 2 пересекает реку Нельсон в точке 56,459811 с.ш., 94,143273 з.д. Существует резервный переход через реку Нельсон в точке 56,441383 с.ш., 94,176114 з.д. Невозможно напрямую переключить линию на резервный переход.

В отличие от Биполя 1, Биполь 2 всегда оснащался тиристорами. В тиристорах, поставленных немецким консорциумом HVDC ( Siemens , AEG и Brown Boveri ), использовалось водяное охлаждение. ^[10] впервые в проекте HVDC. До этого времени в относительно небольшом количестве схем HVDC, использующих тиристоры, использовалось либо воздушное охлаждение, либо, как в проекте Кахора-Басса, поставленном тем же консорциумом, масляное охлаждение. Тиристоры располагались в напольных вертикальных стопках по четыре штуки в каждой ( четырехклапанах ). Каждый комплект содержал 96 тиристорных уровней, соединенных последовательно, два из которых были параллельно. Они были собраны в 16 тиристорных модулей, соединенных последовательно с 8 реакторными модулями.

Биполи 3

В 1996 году сильный ветер повредил оба биполя 1 и 2 и угрожал обесточить Виннипег. Электроэнергия поддерживалась за счет импорта из Миннесоты , пока два существующих биполя ремонтировались. Чтобы избежать повторения этого события и еще больше повысить надежность электроснабжения, компания Manitoba Hydro изучила 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:

Преобразовательная станция Киватинуу, расположенная на реке Нельсон, недалеко от места предполагаемой электростанции Конавапа в 56 ° 39'25 "N 93 ° 51'14" W / 56,65694 ° N 93,85389 ° W / 56,65694; -93,85389
Биполярная линия электропередачи протяженностью 1324 км, работающая номинально +/- 500 кВ, идущая к западу от озера Манитоба.
Преобразовательная станция Риэль, на восточной стороне Виннипегского наводнения , в сельском муниципалитете Спрингфилда в 49 ° 51'59 "с.ш. 96 ° 56'24" з.д. / 49,86639 ° с.ш. 96,94000 ° з.д. / 49,86639; -96,94000
Дополнительные линии переменного тока 230 кВ северной коллекторной системы. ^[12]

На линии используются стальные башни с оттяжками на северных участках линии и самонесущие стальные решетчатые башни на южной части. В среднем на километр будет около двух построек. Каждая башня несет в себе связанный проводник для каждого полюса. Каждый полюсный проводник состоит из трех подпроводников, эквивалентных 1590 MCM ACSR . Проводники поддерживаются изоляторами из закаленного стекла или фарфора с максимальным расстоянием до уровня земли 34 метра, минимумом 13,2 метра в середине пролета и максимальным провисанием проводника. На вершине башен проложен оптический заземляющий кабель, обеспечивающий заземляющее соединение башен и оптические волокна для управления и связи системы. ^[12]

Обычно полоса отвода для линии постоянного тока высокого напряжения составляет 66 метров, при этом 45 метров расчищены непосредственно под линией.

Система способна передавать 2000 мегаватт со станций Нельсон-Ривер на нагрузки на юге.

Заземляющие возвратные электроды

Хотя обычно каждая из линий работает как биполярная система, если полюс отключается для технического обслуживания или из-за неисправности, заземляющий обратный электрод используется для поддержания работы с частичной мощностью.

Биполи 1 и 2 имеют общий заземляющий электрод кольцевого типа диаметром 305 метров (1001 фут), в 21,9 км (13,6 миль) от преобразовательного завода Дорси в 50 ° 10'29 "N 97 ° 24'08" W / 50,17472 ° N 97,40222 ° W / 50,17472; -97,40222 . Электрод Дорси соединен с преобразовательной установкой двумя воздушными линиями на деревянных опорах: одной для Биполя 1, другой для Биполя 2.

В Radisson Bipole 1 использует заземлитель того же размера и типа, что и Дорси, но всего в 11,2 км (7,0 миль) от станции в 56 ° 21'22 "N 94 ° 45'17" W / 56,35611 ° N 94,75472 ° W / 56,35611; -94,75472 .

Биполь 2 использует заземляющий электрод диаметром 548 метров (1798 футов) и находится на расстоянии 11,2 км (7,0 миль) от преобразовательной станции Хендей. 56 ° 26'2" с.ш. 94 ° 13'22" з.д. / 56,43389 ° с.ш. 94,22278 ° з.д. / 56,43389; -94,22278 .

Биполь 3 имеет заземляющий электрод рядом с преобразовательной станцией Киватиноу в 56 ° 34'56 "N 93 ° 57'02" W / 56,58222 ° N 93,95056 ° W / 56,58222; -93,95056 соединенный электродной линией длиной 30 км. На южной преобразовательной станции Риэль линия электродов проходит около 26 км до площадки заземляющего электрода в 49 ° 56'12 "N 96 ° 43'01" W / 49,93667 ° N 96,71694 ° W / 49,93667; -96,71694 недалеко от Хейзелриджа, Манитоба .

Ссылки

^ «Вехи: система передачи высокого напряжения постоянного тока Нельсон-Ривер, 1972 г.» . Сеть глобальной истории IEEE . ИИЭЭ . Проверено 4 августа 2011 г.
^ Леонард А. Бейтман, Карьера инженера в гидроэнергетической отрасли , 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.
^ http://www.taxpayer.com/manitoba/mb-too-many-holes-bipole-3-plan
^ Сборник схем HVDC, Техническая брошюра CIGRÉ № 003 , 1987, стр. 63–69.
^ Эсти, Д.С., Хейвуд, Р.В., Роллан, Дж.В., Уиллис, Д.Б., Ввод в эксплуатацию системы HVDC Нельсон Ривер и опыт первоначальной эксплуатации, сессия CIGRÉ , Париж, 1974, ссылка на документ 14-102.
^ Когл, TCJ, Проект реки Нельсон - Гидроэлектростанция Манитобы эксплуатирует субарктические гидроэнергетические ресурсы, Electrical Review, 23 ноября 1973 г.
^ Даливал, Н., Валикетт, Р., Кесте, А., Хойслер, М., Куффель, П., Замена ртутно-дугового клапана на Нельсон Ривер Полюс 2 , Париж, 2004 г., ссылка на документ B4-203.
^ Сборник схем HVDC, Техническая брошюра CIGRÉ № 003 , 1987, стр. 104–109.
^ Беригер, К., Эттер, П., Хенгсбергер, Дж., Тиле, Г., Проектирование групп тиристорных клапанов с водяным охлаждением для расширения гидросистемы высокого напряжения постоянного тока Манитобы , CIGRÉ , Париж, 1976, ссылка на документ 14-05. сессия
^ https://steinbachonline.com/local/bipole-iii-transmission-line-has-entered-commercial-service «Линия передачи Bipole III введена в коммерческую эксплуатацию», Кентон Дайк, Steinbachonline.com, 24 июля 2018 г., получено 3 сентября 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б https://www.гидро.mb.ca/projects/bipoleIII/pdfs/eis/download/chapter3_project_description.pdf Описание проекта получено 3 сентября 2018 г.

Внешние ссылки

Нанесите на карту все координаты с помощью OpenStreetMap.

Загрузите координаты как:

[1] «Вехи: система передачи высокого напряжения постоянного тока Нельсон-Ривер, 1972 г.» . Сеть глобальной истории IEEE . ИИЭЭ . Проверено 4 августа 2011 г.

[2] Леонард А. Бейтман, Карьера инженера в гидроэнергетической отрасли , Рабочий документ Инженерного института Канады 22/2004, июль 2004 г.

[3] Л.А. Бейтман, «История развития электроэнергетики в Манитобе», в IEEE Canadian Review, зима 2005 г.

[4] ttp://www.taxpayer.com/manitoba/mb-too-many-holes-bipole-3-plan

[bp1-5] Сборник схем HVDC, Техническая брошюра CIGRÉ № 003 , 1987, стр. 63–69.

[6] Эсти, Д.С., Хейвуд, Р.В., Роллан, Дж.В., Уиллис, Д.Б., Ввод в эксплуатацию системы HVDC Нельсон Ривер и опыт первоначальной эксплуатации, сессия CIGRÉ , Париж, 1974, ссылка на документ 14-102.

[7] Когл, TCJ, Проект реки Нельсон - Гидроэлектростанция Манитобы эксплуатирует субарктические гидроэнергетические ресурсы, Electrical Review, 23 ноября 1973 г.

[8] Даливал, Н., Валикетт, Р., Кесте, А., Хойслер, М., Куффель, П., Замена ртутно-дугового клапана на Нельсон Ривер Полюс 2 , Париж, 2004 г., ссылка на документ B4-203.

[bp2-9] Сборник схем HVDC, Техническая брошюра CIGRÉ № 003 , 1987, стр. 104–109.

[10] Беригер, К., Эттер, П., Хенгсбергер, Дж., Тиле, Г., Проектирование групп тиристорных клапанов с водяным охлаждением для расширения гидросистемы высокого напряжения постоянного тока Манитобы , CIGRÉ , Париж, 1976, ссылка на документ 14-05. сессия

[11] ttps://steinbachonline.com/local/bipole-iii-transmission-line-has-entered-commercial-service «Линия передачи Bipole III введена в коммерческую эксплуатацию», Кентон Дайк, Steinbachonline.com, 24 июля 2018 г., получено 3 сентября 2018 г.

[PDCh3-12] Jump up to: ^а ^б https://www.гидро.mb.ca/projects/bipoleIII/pdfs/eis/download/chapter3_project_description.pdf Описание проекта получено 3 сентября 2018 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]