HVDC ба HVAC дамжуулалтын харьцуулалт
Цахилгаан эрчим хүчийг үйлдвэрлэх цэгээс хэрэглэгч хүртэл хол зайд дамжуулах нь орчин үеийн эрчим хүчний системийн гол сорилтуудын нэг юм. Уламжлалт дамжуулалт нь хувьсах гүйдэл (HVAC)-д тулгуурладаг бөгөөд энэ нь хүчний трансформатор-ын ороомгоор дамжуулан хүчдэлийг хялбар өсгөж, бууруулах боломжтойгоороо давуу. Гэвч маш урт зай, далайн болон газар доорх кабель, эсвэл өөр давтамжтай системүүдийг холбоход өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдэл (HVDC) илүү үр ашигтай болдог. Монгол шиг уудам нутагтай, ачааллын төвүүд хоорондоо хол, хүйтэн уур амьсгалтай оронд энэ харьцуулалт онцгой ач холбогдолтой.
Тогтмол ба хувьсах гүйдлийн дамжуулалтын зарчим
HVAC систем нь гурван фазын хувьсах гүйдлээр ажиллаж, 110 кВ, 220 кВ зэрэг стандарт хүчдэлийн түвшинд эрчим хүч зөөдөг. Давтамж тогтмол (50 Гц) байх тул генераторуудыг синхрон горимд ажиллуулж, дэд станц дахь таслуур, салгуур, реле хамгаалалт-ыг харьцангуй энгийн бүтэцтэй хийж болдог. Харин HVDC системд гүйдэл нь чиглэлээ өөрчлөхгүй тогтмол урсдаг тул фаз, давтамж гэсэн ойлголт байхгүй, зөвхөн эерэг ба сөрөг дамжуулагч-аар (эсвэл газардуулга-ыг эргэх зам болгон) чадал дамжина.
Хувьсах гүйдэлд гадаргуугийн үзэгдэл (skin effect) нөлөөлж, гүйдэл дамжуулагчийн гадна давхаргаар голчлон урсаж бодит огтлолыг бүрэн ашигладаггүй. Тогтмол гүйдэл дамжуулагчийн бүх огтлолыг жигд ашигладаг тул нэг ижил зэс, хөнгөн цагаанаар илүү их чадал зөөх боломжтой.
HVDC-ийн давуу тал
HVDC-ийн гол давуу талууд нь урт зайн эдийн засаг, техникийн үзүүлэлттэй нягт холбоотой:
- Дамжуулагчийн тоо цөөн: Гурван фазын оронд хоёр туйлын дамжуулагч ашигладаг тул тулгуурын өргөн, зэсийн зарцуулалт, газар чөлөөлөлт бага.
- Реактив чадлын алдагдал байхгүй: HVAC кабелийн тусгаарлага нь конденсатор шиг ажиллаж, урттай пропорциональ цэнэглэх гүйдэл үүсгэдэг. Тогтмол гүйдэлд ийм реактив чадал үүсэхгүй тул кабелийн уртад зарчмын хязгаар тавигдахгүй.
- Урт зайн бага алдагдал: Ижил чадлыг өндөр хүчдэлээр дамжуулах тусам гүйдэл буурч, дулааны алдагдал буурна.
- Чадлын урсгалын нарийн удирдлага: Хувиргуурын удирдлагаар дамжуулж буй чадлыг миллисекундын нарийвчлалтайгаар тохируулах боломжтой.
Хувиргуур станцын үүрэг
HVDC шугамын хоёр үзүүрт заавал хувиргуур (конвертер) станц шаардлагатай. Дамжуулагч талд шулуутгагч хувьсах гүйдлийг тогтмол болгож, хүлээн авагч талд урвуулагч буцаан хувьсах гүйдэл болгож сүлжээнд нийлүүлнэ. Хувиргуур нь голдуу тиристор (LCC) эсвэл IGBT (VSC) хагас дамжуулагч элементэд суурилдаг.
Хувиргах явцад гармоник гуйвалт үүсэх тул станцад шүүлтүүр, реактив чадал тэнцвэржүүлэх конденсатор бүрдэл, шин, хүчний трансформатор, таслуур зэрэг тоног төхөөрөмж суурилуулна. Энэ нь HVAC дэд станцтай харьцуулахад анхны хөрөнгө оруулалт өндөр байх гол шалтгаан юм.
Хэзээ HVDC сонгох вэ
Сонголтыг ихэвчлэн зардлын тэнцвэрийн зайгаар шийддэг. Хувиргуур станцын нэмэлт зардлыг шугамын хэмнэлт нөхөх цэгээс эхлэн HVDC давуу болдог:
- Агаарын шугам: Ойролцоогоор 600-800 км-ээс дээш зайд HVDC эдийн засгийн хувьд давуу болдог.
- Кабель: Газар доор эсвэл усан доогуур 50-80 км-ээс дээш урттай кабельд цэнэглэх гүйдлийн улмаас HVDC бараг цорын ганц бодит шийдэл болдог.
- Асинхрон систем холбох: Өөр давтамж эсвэл синхрончлогдоогүй хоёр сүлжээг (жишээ нь хөрш орны эрчим хүчний системтэй) холбоход HVDC-ийн вставка ашиглана. Энэ нь нэг талын ачаалал, богино залгааны нөлөөг нөгөө тал руу дамжуулахгүй тусгаарлаж өгдөг.
Монголын хувьд Говийн бүсийн нар, салхины эх үүсвэрийг хэрэглээний төвүүд рүү, эсвэл экспортын зорилгоор хол зайд дамжуулах, ирээдүйд хөрш орнуудын том сүлжээтэй уялдуулах зэрэг тохиолдолд HVDC техникийн боломжийг судлах нь зүйтэй. Хүйтэн уур амьсгал нь агаарын шугамын дулаан алдагдлыг багасгах талтай ч мөстөлт, салхины ачаалалд тулгуур, дамжуулагч, тусгаарлагыг тэсвэртэй сонгох шаардлага тавьдаг.
Дүгнэлт
HVAC нь хүчдэлийг хялбар хувиргах, дэд станцын энгийн бүтэц, зангилаа сүлжээ байгуулах уян хатан чанараараа дунд, богино зайн дамжуулалтад давамгайлсан хэвээр байна. HVDC нь урт зайн бага алдагдал, кабелийн хязгааргүй урт, асинхрон систем холбох, чадлын урсгалыг нарийн удирдах давуу талаараа тодорхой хэрэглээнд давуу. Иймд сонголтыг зай, чадал, кабель эсэх, сүлжээний синхрончлол, эдийн засгийн тооцоонд үндэслэн MNS болон олон улсын IEV стандартын дагуу хийх нь оновчтой инженерийн шийдэл болно.