HVDC między wyspami jest wysokie napięcie DC power line biegun podłączeniem North Island oraz South Island w Nowej Zelandii . Czasami jest również nazywany kablem Cook Strait , myląca nazwa, ponieważ większość linii jest napowietrzna. Jest własnością i jest zarządzana przez operatora publicznej sieci nowozelandzkiej Transpower New Zealand .
Ma 610 km długości i łączy słupy Benmore i Hayward. Pierwsza znajduje się obok tytułowej tamy na rzece Waitaki w rejonie Canterbury ; druga znajduje się w Lower Hutt . Linia przecina regiony Canterbury i Malborough drogą powietrzną do zatoki Fighting, a następnie przepływa 40- kilometrowym kablem podmorskim przez Cieśninę Cooka, zanim dotrze do zatoki Oteranga, w pobliżu Wellington , a przez ostatnie 37 kilometrów do Hayward znów stanie się powietrzem.
Linia została uruchomiona w Kwiecień 1965w celu transportu energii elektrycznej z Wyspy Południowej, bogatej w możliwości wytwarzania energii elektrycznej, na Wyspę Północną, gdzie znajduje się zużycie energii elektrycznej. Jego moc pierwotnie wynosiła 600 MW . Konfiguracja stacji konwertorowych była dwubiegunowa, zawory wykonano z diod rtęciowych . W 1992 roku te dwa bieguny zostały połączone i zbudowano nowy słup, zwany biegunem 2, z zaworami opartymi na tyrystorach . Wreszcie1 st August 2.012biegun 1 jest wyłączony z eksploatacji i ponownie włączony 29 maja 2013 przez drugi biegun tyrystorowy, zwany biegunem 3.
Jego łączna moc wynosi 1000 MW , a napięcie nominalne ± 350 kV .
Linia między wyspami pełni strategiczną funkcję w sieci nowozelandzkiej: umożliwia połączenie sieci obu wysp i wymianę energii między nimi, zapewniając w ten sposób równowagę między produkcją a konsumpcją.
Geograficznie te dwie wyspy mają inny profil: podczas gdy Wyspa Południowa jest o 33% większa od północy, populacja jest trzykrotnie mniejsza. Zużycie energii elektrycznej na Wyspie Północnej jest zatem średnio wyższe i wynosi 62,9% w 2011 r., Jednak mieszkańcy Wyspy Południowej zużywają więcej energii elektrycznej na mieszkańca ze względu na chłodniejszy klimat i obecność aluminium odlewniczego z Tiwai Point, który ma maksymalne zużycie 640 MW , co czyni go pierwszym krajem konsumenckim i drugim ładunkiem po mieście Auckland . Na poziomie wytwarzania South Island ma 40,9% mocy w 2011 r. I prawie całą moc hydroelektryczną .
Jeśli dostępne są wszystkie moce wytwórcze, połączenie nie jest konieczne dla każdej wyspy, aby pokryć jej szczytowe zużycie. Z drugiej strony umożliwia optymalizację:
Innymi słowy, związek umożliwia konkurowanie różnych środków produkcji energii elektrycznej.
Wyboru prądu stałego dokonano ze względu na duże odległości do pokonania, aw szczególności cieśninę, pomimo wyższych kosztów stacji przekształtnikowych. W ten sposób straty są zmniejszone i nie jest wymagana żadna kompensacja elektryczna dla kabla podmorskiego.
Region Wellington jest szczególnie uzależniony od linii dostarczającej energię elektryczną.
Ma 610 km długości i łączy słupy Benmore i Hayward. Pierwsza znajduje się obok tytułowej tamy na rzece Waitaki w rejonie Canterbury . Drugi znajduje się w Lower Hutt . Linia przecina regiony Canterbury i Malborough drogą powietrzną do zatoki bojowej, a następnie przechodzi przez 40- kilometrowy kabel podmorski przez Cieśninę Cooka, zanim dotrze do Zatoki Oteranga , w pobliżu Wellington, i znów stanie się powietrzna na ostatnie 37 kilometrów do Hayward.
Pierwotny pomysł zbudowania połączenia elektrycznego między dwiema wyspami w celu poradzenia sobie ze wzrostem zużycia energii elektrycznej wyszedł od głównego inżyniera Stanowego Departamentu Hydroelektrycznego Billa Latty. W 1950 r. Opublikował publikację, w której zwrócił uwagę na ograniczony potencjał Wyspy Północnej w zakresie produkcji energii elektrycznej, podczas gdy wyspa południowa nadal posiada możliwości rozwojowe w zakresie energii wodnej. Konieczna staje się wtedy linia zaopatrująca Wyspę Północną z południowej.
W 1951 roku producent kabli British Insulated Callender's Cables (BICC) wyjaśnił Stanowemu Departamentowi Hydroelektrycznemu, że przekroczenie Cieśniny Cooka przy użyciu połączenia podwodnego jest możliwe, ale trudne, nie ma precedensu w takich warunkach morskich.
Postępy w produkcji zaworów rtęciowych w latach pięćdziesiątych XX wieku doprowadziły do budowy kilku linii HVDC w innych krajach, np. HVDC Gotland . Ta nowa technologia pokazuje swoją zdolność do przenoszenia wielkich mocy na duże odległości, zarówno na łodzi podwodnej, jak i powietrznej.
W 1956 roku rząd zwrócił się do BICC o przygotowanie oszacowania w celu określenia wykonalności i kosztów przekroczenia Cieśniny Cooka. BICC potwierdza wykonalność w grudniu. Równocześnie minister właściwy do spraw energii elektrycznej powołuje komisję do zbadania różnych możliwości, którymi dysponuje Nowa Zelandia w zakresie zwiększania mocy wytwórczych energii elektrycznej. W 1957 roku komitet ten zalecił budowę tamy na rzece Waitakir w Benmore. Projekt obejmujący budowę połączenia elektrycznego między dwiema wyspami. Nawiązano również kontakty z firmą ASEA, która zbudowała pierwsze linie HVDC.
Aktualne plany przewidują, że:
W 1958 roku firma BICC zainstalowała 800 m kabli w celu sprawdzenia ich odporności na warunki zatoki Oteranga, w szczególności na ścieranie, zginanie i wibracje powodowane przez dno morskie. Testy zakończono w 1960 roku, w październiku BICC ogłosiło sukces, prototyp wydawał się być w stanie stawić czoła warunkom cieśniny.
W latach 1958–60 toczą się dyskusje, który z planów rozwoju energetyki elektrycznej kraju jest najkorzystniejszy. Ryzyko związane z projektem przekroczenia cieśniny jest krytykowane. Jednak w 1961 roku rząd zatwierdził projekt w odpowiedzi na wzrost zużycia energii elektrycznej. ASEA wygrywa 6,5 miliona nowozelandzkich książek na zaprojektowanie, wyprodukowanie, zainstalowanie i uruchomienie stacji przekształtnikowych Benmore, a Haywards BICC zdobywa dla niego kontrakt o wartości 2,75 miliona funtów na te same usługi związane z kablem.
Projektowanie i budowa trwały od 1961 do 1965 roku dla Departamentu Elektryczności Nowej Zelandii . Kabel został ułożony na statku Photinia w 1964 roku. Kiedy wszedł do służby w 1965 roku, była to najdłuższa i najpotężniejsza linia na świecie w swojej kategorii. Kabel bije też rekord mocy. Moc nominalna wynosiła 600 MW , napięcie prądu stałego ± 250 kV . Początkowo linia ma przenosić energię z południa na północ. W 1976 roku schemat sterowania został dostosowany, aby umożliwić odwrócenie przepływu mocy.
Projekt hydroelektrowni powstał w tym samym czasie co połączenie, transformatory pozwalające na połączenie generatorów 16 kV z siecią prądu przemiennego były niewymiarowe w stosunku do maksymalnej mocy elektrowni. . Część mocy, aby przejść do obwodu DC.
W 1987 roku Electricity Corporation z Nowej Zelandii rozpoczęła badanie możliwości poprawy wydajności linii. Ze względów ekonomicznych preferowany jest remont zamiast całkowitej wymiany. Projekt przewiduje zwiększenie zarówno napięcia, jak i prądu linii, przy jednoczesnym zachowaniu zaworów rtęciowych. Równolegle buduje się nowy słup za pomocą zaworów tyrystorowych. Zakres zmian do wykonania jest następujący:
Bieguny 2 i nowy kabel zostają oddane do użytku Marzec 1991. Maksymalna moc osiągnęła wówczas 1348 MW , czyli 648 + 700. Jednak ograniczenie napięcia linii podłączonej do bieguna 1 ogranicza jej moc do 540 MW , co daje w sumie 1240. Po usunięciu starego kabla moc jest ponownie zmniejszana do 1040 MW , biegun 2 ma teraz tylko jeden kabel do skrzyżowania Cieśnina Cooka.
Plik 21 września 2007, biegun 1 obu podstacji jest wyłączany „na czas nieokreślony” . Wgrudzień 2007Niemniej jednak Transpower ogłasza, że przed zimą 2008 r. Zostanie ponownie uruchomiony z tylko połową zaworów w trybie gotowości, aby móc pokryć zapotrzebowanie na energię na Wyspie Północnej. Resztę bieguna 1 należy wyłączyć z eksploatacji. Już miesiąc wcześniej firma zapowiadała, że moc na słupie 2 zostanie zwiększona z 500 do 700 MW w okresie szczytowego zapotrzebowania, dzięki zastosowaniu jednego z dwóch kabli z bieguna 1 do słupa 2.
Plik 13 marca 2008Transpower informuje, że prace zmierzające do przywrócenia połowy mocy bieguna 1 zostały wykonane. Do naprawy odzyskano niektóre zawory rtęciowe z linii Konti-Skan HVDC między Danią a Szwecją . Słup pracuje wtedy tylko w kierunku południowo-północnym, aby ograniczyć jego zużycie. WMaj 2009Transpower wykorzystuje biegun 1 o mocy 200 MW w celu skompensowania utraty części mocy bieguna 2.
W praktyce wyłączenie połowy tyczki w połączeniu z jego ograniczeniami w użytkowaniu oznacza, że łącze działa prawie wyłącznie jako jednobiegunowe. W 2010 roku Transpower poinformował, że z powodu takiej konfiguracji łącze działa jak ogniwo galwaniczne z ziemią. Elektroda Benmore działa jak anoda i szybko ulega erozji, podczas gdy katoda Haywardsa gromadzi złogi wodorotlenku magnezu i wapnia . Dlatego wymagane są dodatkowe czynności konserwacyjne.
Wreszcie 1 st August 2.012, bieguny 1 obu podstacji są całkowicie wycofane z eksploatacji po 47 latach eksploatacji. Była to ostatnia instalacja HVDC, w której nadal stosowano zawory rtęciowe.
W Maj 2008Transpower przedstawia New Zealand Electric Commission projekt wymiany zaworów rtęciowych na biegunie 1 na tyrystory. Wlipiec 2008, ten ostatni zatwierdza projekt.
Projekt nosi nazwę „biegun 3” . Trzeba zbudować nową stację, jej napięcie wynosi +350 kV , jej moc 700 MW , czyli tyle, ile biegun 2. Kosztuje około 672 mln dolarów nowozelandzkich. Rozpoczynają się prace budowlane19 kwietnia 2010, kiedy to minister energii Gerry Brownlee położy kamień węgielny. Uruchomienie jest wstępnie zaplanowane nakwiecień 2012, ale w Maj 2011, Transpower zapowiada, że należy spodziewać się opóźnień ze względu na trudności napotkane przez producenta. W związku z tym jest odroczona doGrudzień 2012.
Projekt przewiduje wymianę bieguna 1 na biegun 3. Jego zakres jest następujący:
Likwidacja bieguna 1 miała miejsce w r Lipiec 2012, w okresie niskiego poboru mocy, co umożliwiło podłączenie istniejących linii do bieguna 3 i przetestowanie go. Jeśli biegun 3 ma moc znamionową 700 MW , połączenie bieguna 2 i 3 jest początkowo ograniczone do łącznie 1000 MW ze względu na słabość sieci prądu przemiennego w Haywards. Budowa STATCOM w Haywards wStyczeń 2014 musi położyć kres tej sytuacji.
Aby umożliwić dobrą koordynację systemu, system sterowania dla bieguna 2, pochodzący z lat 80., został pod koniec 2013 r. Zastąpiony systemem identycznym z tym biegunem kontrolnym 3. Stary sprzęt również zdezaktualizował się i zdezaktualizował. Biegun 2 należy wycofać z eksploatacji na okres czterech tygodni, aby umożliwić wymianę. W tym okresie wprowadzany jest również nowy system sterowania dla stacji. Biegun 3 może nadal działać w tym czasie.
Prace na biegunie 1 były również okazją do remontu linii przesyłowej. W ten sposób na Wyspie Południowej wymieniono 100 słupów, aby zwiększyć odległość izolacji w powietrzu, na Wyspie Północnej zainstalowano nowe przewody, a na tej samej wyspie wzmocniono pylony.
W tym samym okresie wymieniono transformatory wyładowcze Benmore. Nowe są trójfazowe, mają napięcie 220/16/16 kV , są faktycznie podłączone do dwóch generatorów i mają moc 225 MVA.
Rozważane są plany instalacji czwartego kabla w Cieśninie Cooka. Miałby wtedy numer 7 i byłby podłączony do bieguna 2, umożliwiając transmisję do 1400 MW . Następnie należy zainstalować dodatkowe filtry w Benmore i Haywards.
WieloterminalW celu poprawy zasilania regionu wokół Christchurch , Ashburton i Timaru - Temuka , zaproponowano budowę dodatkowej stacji przekształtnikowej na linii w pobliżu Waipary , aby pobierać energię na tym poziomie do „wysłania do AC”. Sieć 220 kV . Poprawiłoby to bezpieczeństwo elektryczne wokół Christchurch, zapewniając alternatywną trasę dla energii elektrycznej. To rozwiązanie jest jednak drogie i dotyczy długofalowości.
Łącze między wyspami, jak każda linia energetyczna, jest podatne na awarie elektryczne. Jego znaczenie w utrzymaniu konsumpcji produkcji w Nowej Zelandii oznacza, że jakiekolwiek wyzwalanie może zagrozić stabilności częstotliwości całości. Wyspa odbierająca energię elektryczną doświadcza wówczas zbyt niskiej częstotliwości, która emituje nadczęstotliwość. Zakłócenia są również na rynku handlu energią elektryczną. Jeśli usterka wystąpi, gdy produkcja na wyspie odbiorczej jest bardzo niska, istnieje ryzyko, że rezerwy nie będą wystarczające, aby zrekompensować utratę linii. Nie można zatem wykluczyć uogólnionej redukcji na wyspie przyjmującej.
W celu zapewnienia bezpieczeństwa kabla podmorskiego wyznaczono wokół niego obszar o szerokości 7 km , na którym zabronione jest kotwiczenie i łowienie łodzi. Patrole morskie i lotnicze zapewniają zgodność z przepisami.
Podobnie jak w przypadku wszystkich strategicznych prac elektrycznych, konserwacje są planowane z wyprzedzeniem, aby wykonać je w czasie, gdy system nie jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania sieci. Praca w trybie monopolu pozwala również na prowadzenie prac konserwacyjnych przy zachowaniu połowy zdolności przesyłowych.
Główne wady występujące w Inter-Island HVDC to:
Inter-Island to dwubiegunowe łącze HVDC, którego stacje przekształtnikowe wykorzystują tyrystory z komutacją linii. Są one połączone jako mostek 12-pulsowy, jak zwykle w przypadku HVDC. W przypadku uszkodzenia jednego z biegunów instalacja może pracować w trybie monopolarnym. Prąd przepływa wtedy między dwiema elektrodami.
Stacje konwersji obejmują:
Zawory są montowane tak, aby tworzyły 12-pulsowy mostek, zgrupowano je w trzy chłodzone wodą czworozawory. Zawory są zawieszone na obu biegunach pod sufitem, co zapewnia lepszą odporność na trzęsienia ziemi w porównaniu z zaworami montowanymi na ziemi. Trudne warunki sejsmiczne w Nowej Zelandii są szczególnie restrykcyjne.
Transformatory mocy są jednofazowe i każdy ma dwa uzwojenia podłączone do zaworów: jedno w gwiazdę, drugie w trójkąt.
| Polak | Biegun 2 | Biegun 3 |
|---|---|---|
| Uruchomienie | 1991 | maj 2013 |
| Producent | Asea Brown Boveri | Siemens |
| Napięcie nominalne | -350 kV | +350 kV |
| Moc nominalna | 560 MW | 700 MW |
| Ciągła moc przeciążenia | 700 MW | 735 MW |
| Krótka moc przeciążenia | 840 MW przez 5 s | 1000 MW przez 30 min |
| Typ tyrystorów | Średnica 4 "( 100 mm ), zagruntowany elektrycznie, chłodzony wodą | Średnica 5 "(125 mm ), zagruntowana, chłodzona optycznie wodą |
| Maksymalny dopuszczalny prąd | 2000 A | 2 860 A |
| Ujemne napięcie przebicia tyrystora | 5,5 kV | > 7,5 kV |
| Liczba tyrystorów na zawór | 66 | 52 |
| Liczba tyrystorów na czterozawór | 264 | 208 |
| Liczba tyrystorów na stację | 792 | 624 |
| Masa czworozaworów | 20 ton | 17 ton |
| Liczba transformatorów przetwarzających | Łącznie 8: 3 + 1 pierwsza pomoc na każdym stanowisku | Łącznie 8: 3 + 1 pierwsza pomoc na każdym stanowisku |
| Masa transformatorów konwersyjnych | 324 tony, w tym ropa | 330 ton w tym olej |
| Objętość oleju na transformator | 85 000 l | 91.000 l |
Trzy kable podmorskie zainstalowane w 1991 r. Mają maksymalny dopuszczalny prąd 1430 A przy napięciu znamionowym 350 kV . W przypadku przeciążenia mogą przewodzić 1600 A przez 30 minut. Jego miedziany przewodnik jest zwartym kablem. Jego izolacją jest papier impregnowany w masie. Jego metalowy ekran jest wykonany z ołowiu . W celu ochrony mechanicznej otaczają go dwie warstwy ocynkowanej stali. Całość pokryta polipropylenem . Jego średnica zewnętrzna wynosi około 13 cm .
Linia napowietrzna została zaprojektowana i zbudowana przez Departament Energii Elektrycznej Nowej Zelandii i ukończona wStyczeń 1965. Zbudowano 1623 stalowe pylony kratowe. Na Wyspie Południowej wznosi się na wysokość 1280 m . Najdłuższy zasięg ma 1119 m długości, w pobliżu Port Underwood, niedaleko stanowiska Fighting Bay.
Początkowo jego napięcie nominalne wynosiło ± 250 kV . W 1992 roku otrzymała nowe izolatory porcelanowe specjalnie zaprojektowane na napięcie stałe, które umożliwiło izolację ± 350 kV . W głębi lądu każdy z nich ma 15 płyt, podczas gdy w pobliżu wybrzeża mają 33, aby lepiej przeciwdziałać osadzaniu się soli. W tym drugim przypadku izolatory mają długość 5 m .
Każdy pylon ma po obu stronach parę aluminiowych przewodników ze stalowym rdzeniem. Mają średnicę 39,4 mm i są rozstawione 432 mm . W 1992 roku zostały one przeklasyfikowane do aktualnej bilansowa 2000 A .
Przewód uziemiający zabezpiecza linię przed wyładowaniami atmosferycznymi na całej długości, z wyjątkiem 21- kilometrowego odcinka w pobliżu podstacji Haywards, gdzie kabel elektrody spełnia tę rolę. Ponadto światłowód jest zainstalowany w przewodzie uziemiającym na długości 13 km na Wyspie Północnej i 169 km na Wyspie Południowej.
W 1992 roku zbudowano 20 nowych słupów, aby ominąć dzielnicę mieszkalną na północ od Johnsonville. W 2010 roku 92,5% pylonów, czyli 1503, było oryginalnych.
Elektroda na stacji Hayward jest elektrodą morską i znajduje się w oddalonej o 25 km zatoce Oteranga . Stacja nazywa się Te Hikowhenua. Obecnie składa się z 40 komórek połączonych równolegle, które są ustawione w odległości 800 m od plaży. Te ostatnie są wykonane ze stali bogatej w krzem i chrom i są umieszczane w cylindrach z porowatego betonu. Komórki te są pokryte specjalnie dobraną skałą, a następnie geowłókniną , której celem jest umożliwienie przepływu wody morskiej, ale uniknięcie tworzenia się mułu. Jej opór to 0,122 Ohm, jego obciążalność prądowa 2400 A .
Został odnowiony, początkowo miał tylko 25. Jego opór wahał się wtedy od 0,23 do 0,3 Ohm w zależności od warunków morskich.
To Benmore jest naziemne i znajduje się na stanowisku Bog Roy, 7,6 km od pierwszego. Składa się z różnych gałęzi połączonych w gwiazdę, które są rozmieszczone na obszarze 1 km 2 . Te gałęzie są wykonane ze stali prętowej o niskiej zawartości węgla o długości 40 mm . Są one zakopane w złożu węgla o przekroju 0,26 m 2 na głębokość 1,5 m . Jego rezystancja wynosi około 0,35 Ohm.