Levis De-Icer – Wikipedia

Die Levis De-Icer ist ein Hochspannungs-Gleichstrom-(HGÜ)-System zur Enteisung mehrerer Wechselstromleitungen in Quebec, Kanada. Es ist das einzige HGÜ-System, das nicht für die Stromübertragung verwendet wird.

Im Winter 1998 wurden die Stromleitungen von Québec durch Vereisung gestürzt, teilweise bis zu 75 mm. Um solche Schäden zu verhindern, wurde ein Enteisungssystem entwickelt.^[1]

Der Levis De-Icer kann eine maximale Leistung von 250 MW nutzen; seine Betriebsspannung beträgt ±17,4 kV. Es kann an mehreren 735-kV-Wechselstromleitungen verwendet werden.

Wenn es keine Vereisung gibt, wird der Lévis De-Icer im Umspannwerk Lévis von Hydro-Québec installiert Koordinaten: 46°42′17″N 71°11′39″W/ 46,70472°N 71,19417°W/ 46.70472; -71.19417 arbeitet als statischer VAR-Kompensator und verbessert die Stabilität der AC-Leitungen.

Was der Enteiser ist und was er tut[edit]

Aufgrund der Ereignisse in Quebec im Winter 1998 hat Hydro-Quebec TransEnergie eine Enteisungsmaschine entwickelt, um sicherzustellen, dass sich ein solches Ereignis nicht wiederholt. Der Enteiser ist eine Maschine, die einen hohen Gleichstrom (DC) in eine ausgewählte Übertragungsleitung einspeist, um das Eis darauf zu schmelzen. Da der Betrieb in diesem Modus jedoch sehr selten sein kann, wird die Anlage, wenn sie nicht als Enteiser verwendet wird, als statischer Var-Kompensator, kurz SVC, verwendet, indem die HGÜ-Ventile als thyristorgesteuerter Reaktor verwendet werden.^[2] Es kommt ein innovatives Design zum Einsatz, das die Leistungsverluste der Ventile im SVC-Modus minimiert. Der Grund, warum kein Wechselstrom verwendet wurde, ist, dass Wechselstrom viel reaktive Unterstützung erfordert. Es würde eine viel höhere Spannung erfordern, um den erforderlichen Strom durch die Leitung zu drücken. Das Hochspannungsnetz in Quebec verläuft in zwei Übertragungskorridoren, ein Hochspannungsnetz verläuft nordwestlich von den Hauptlastzentren Montreal und Quebec und das andere verläuft nordöstlich entlang des Saint-Lawrence-Flusses. Letzterer Korridor befindet sich hauptsächlich in einem Gebiet, das anfällig für Eisstürme ist, die Eis auf den Übertragungsleitungen ablagern.

Wie es funktioniert[edit]

Die erforderliche Stromleitung wird im Enteisungsmodus konfiguriert, nachdem sie von ihrem Wechselstromkreis getrennt wurde. Dann wird eine Leitungsenteisungsschaltung durch einen Satz von Trennschaltern erzeugt, die von der DCU gesteuert werden, die alle Befehle an den Enteisungswandler sendet. Der Gleichstrom wird langsam erhöht, um das gewünschte Stromniveau zu erreichen. Die Enteisungstrennschalter werden geöffnet und die DCU gibt dann die Stromleitung zurück zum Wechselstromnetz.^[3] Die zu enteisenden Leitungen müssen während der gesamten Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeit der DCU im Normalbetrieb bleiben. Die endgültige Installation des SVC/Enteisers erfordert eine Vorbetriebsprüfung der Ausrüstung der Enteisungslinie vor der Installation. Die zu enteisenden Leitungen müssen während der Inbetriebnahme sowie während der gesamten DCU-Entwicklung im Normalbetrieb bleiben. Dieses System wird selten verwendet, nur für kritische Bedingungen, da die Bediener unter starker Belastung stehen und die Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMI) im geführten Modus sein muss. Für die fünf zu enteisenden Linien gibt es 13 Linientopologien mit zwischen 40 und 90 Aktionen pro Linie, die während des Enteisungsprozesses durchgeführt werden müssen. Von den fünf Linien haben vier drei Enteisungsschaltungstopologien und die andere nur eine. Die DCU muss dem Bediener die Möglichkeit bieten, den Gerätezustand manuell zu bestätigen, um den Vorgang fortzusetzen, da immer die Möglichkeit eines Kommunikationsfehlers besteht. Für Linienausrüstung und SVC sind flexible Stimulationssequenzen erforderlich, die für die Validierung von Steuerlogik und MMI, Tests vor dem Betrieb und Bedienerschulung verwendet werden. Bei 735-kV-Leitungen erfolgt die Enteisung in drei Schritten, bei 315-kV-Doppelkreisleitungen nur einer. Eine DCU überwacht und koordiniert alle für die Enteisung jeder Linie erforderlichen Aktionen, um die Netzwerksicherheit zu gewährleisten und sicherzustellen, dass die Enteisungsabläufe zuverlässig sind.

Enteisungsströme[edit]

Der Strom des Leiters muss gerade hoch genug sein, um das Eis darauf zu schmelzen, ohne die thermische Grenze des Leiters tatsächlich zu überschreiten. Eine normale 735-kV-Leitung mit einem Bündel von vier 1354 MCM-Leitern pro Phase benötigt einen Enteisungsstrom von 7200 A pro Phase.^[4] Bei -10 °C und einer Windgeschwindigkeit von 10 km/h würde eine Stromeinspeisung in einer Phase von 30 Minuten dauern, um 12 mm radiale Eisbildung zu schmelzen.^[4]

Beschreibung des Enteisungskonzepts bei Levis[edit]

Der Gleichstromwandler in Lévis wird zum Enteisen von 5 Leitungen verwendet: vier 735-kV-Einkreisleitungen und eine 315-kV-Zweikreisleitung.^[4] Aufgrund der unterschiedlichen Längen und Größen der Leiter muss die Gleichstrominstallation in verschiedenen Spannungen und Strömen betrieben werden können. Zum Enteisen muss die Leitung an beiden Enden wechselstromabgeschlossen sein. Außenleiter werden verwendet, um eine geschlossene Schleife zu bilden.

Im Enteiser-Modus[edit]

Laut Chris Horwill (AREVA T&D) gibt es im Enteisungsmodus vier Hauptbewertungen.^[1] Der erste ist der Standard-Enteiser-Modus. Es arbeitet mit 250 MW und 7200 A von ±17,4 kV bei 10 °C. Der zweite ist der Verifizierungsmodus. Es arbeitet mit 200 MW und 5760 A von ±17,4 kV bei 30 °C. Die dritte ist die 1-stündige Überlastung. Dieser arbeitet mit 300 MW und 7200 A von ±20,8 kV bei 10 °C. Der letzte ist die niedrige Umgebungsüberlastung. Es arbeitet mit 275 MW und 7920 A von ±17,4 kV bei -5 °C. Der Arbeitsbereich von Strom und Spannung ist groß, da alle Abschnitte unterschiedliche Eigenschaften haben.

Schaltplan[edit]

Im Modus “Enteiser” liefert die Installation eine geregelte Gleichstromquelle mit hohem Gleichstrom, die eine ohmsche Last speist. Der normale Nennstrom im Enteisermodus beträgt 7200 Adc, definiert bei einer Umgebungstemperatur von +10 °C. Für eine einzelne Stromrichterbrücke auf Basis der heutigen HGÜ-Technologie ist die Strombelastbarkeit zu hoch. Bei zwei parallel geschalteten Stromrichterbrücken kann der erforderliche Gleichstrom pro Brücke jedoch mit 125-mm-Thyristoren in HGÜ-Stromrichtern gedeckt werden. Bei zwei parallel geschalteten Thyristorwandlern gibt es mehrere mögliche Schaltungstopologien. Die drei Hauptalternativen wurden in Betracht gezogen: Zwölf-Puls-Schaltung, Doppel-Zwölf-Puls-Schaltung, Doppel-Sechs-Puls-Schaltung.^[4]

Zwölf-Puls-Schaltung[edit]

Bei dieser Schaltung werden die beiden Brücken von getrennten Wicklungen des Abwärtstransformators gespeist. Um die harmonische Auslöschung zu verbessern, haben sie eine Phasenverschiebung von 30° zwischen ihnen. Da die beiden Brücken parallel geschaltet sind, ist ein spezieller “Inter-Phase Transformer” erforderlich, um die Unterschiede in ihrer EMK auszugleichen. Außerdem erfordert dieses System einen komplexen Abwärtstransformator mit mehreren Wicklungen.

Doppelter Zwölfpulskreis[edit]

In dieser Schaltung sind zwei ganze 12-Puls-Brücken, die in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet. Bei diesem entfällt der “Inter-Phase Transformer”, da die von den Brücken erzeugte EMK gleich ist. Der Abwärtstransformator ist ebenso wie bei der Zwölfpulsschaltung komplex, zusammen mit den Thrystorventilen und ihren miteinander verbundenen Sammelschienen.

Doppel-Sechs-Puls-Schaltung[edit]

Dies ist eine einfache Verbindung zwischen zwei sechspulsigen Thyristorbrücken. Die Enteisungsfunktion kann mit nur einem Zweiwicklungs-Abwärtstransformator erreicht werden. Im Gegensatz zu den anderen beiden kann diese Schaltung einfach ansteuern, da die beiden Thyristorbrücken direkt parallel angesteuert werden können. Als Ergebnis erzeugt diese Schaltung einen breiteren Bereich von harmonischen Strömen und Spannungen.

Im SVC-Modus[edit]

Laut Chris Horwill gibt es auch im SVC-Modus vier Hauptdesignbewertungen.^[1] Der erste ist der Dynamikbereich. Dieser liegt bei 225 MVAr oder -115 MVAr bei Nennspannung. Der nächste ist die Zielspannung. Sie liegt bei 315 kV ± 5 %. Der dritte ist nur der Hang. Und der letzte ist 3% auf MVAr.

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]