एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशन



एक एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशन (या बस कनवर्टर स्टेशन) एक विशेष प्रकार का विद्युत सबस्टेशन है जो उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष वर्तमान (एचवीडीसी) ट्रांसमिशन लाइन के लिए टर्मिनल उपकरण बनाता है। यह दिष्ट धारा को प्रत्यावर्ती धारा या विपरीत धारा में परिवर्तित करता है। पावर इन्वर्टर के अलावा, स्टेशन में आमतौर पर शामिल होते हैं:
 * तीन चरण वैकल्पिक चालू स्विच गियर
 * ट्रांसफॉर्मर
 * प्रतिक्रियाशील शक्ति के लिए कैपेसिटर या तुल्यकालिक कंडेनसर
 * हार्मोनिक दमन के लिए इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर, और
 * प्रत्यक्ष वर्तमान स्विचगियर।

कन्वर्टर
कनवर्टर आमतौर पर एक इमारत में स्थापित किया जाता है जिसे वाल्व हॉल कहा जाता है। प्रारंभिक एचवीडीसी प्रणालियों ने पारा-चाप वाल्वों का उपयोग किया, लेकिन 1970 के दशक के मध्य से थाइरिस्टर्स जैसे ठोस अवस्था उपकरणों का उपयोग किया जाने लगा। thyristor ्स या मरकरी-आर्क वाल्व का उपयोग करने वाले कन्वर्टर्स को लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स के रूप में जाना जाता है। थाइरिस्टर-आधारित कन्वर्टर्स में, थाइरिस्टर वाल्व बनाने के लिए कई थाइरिस्टर श्रृंखला में जुड़े होते हैं, और प्रत्येक कनवर्टर में सामान्य रूप से छह या बारह थाइरिस्टर वाल्व होते हैं। थाइरिस्टर वाल्व आमतौर पर जोड़े या चार के समूह में समूहित होते हैं और फर्श पर इंसुलेटर पर खड़े हो सकते हैं या छत से इंसुलेटर से लटक सकते हैं।

लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स को कम्यूटेशन के लिए एसी नेटवर्क से वोल्टेज की आवश्यकता होती है, लेकिन 1990 के दशक के उत्तरार्ध से, एचवीडीसी के लिए वोल्टेज स्रोत कन्वर्टर्स का उपयोग शुरू हो गया है। वोल्टेज सोर्स कन्वर्टर्स थाइरिस्टर्स के बजाय विद्युत रोधित गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर  का उपयोग करते हैं, और ये एक डीएनर्जाइज्ड एसी सिस्टम को शक्ति प्रदान कर सकते हैं।

एचवीडीसी के लिए उपयोग किए जाने वाले लगभग सभी कन्वर्टर्स आंतरिक रूप से किसी भी दिशा में बिजली रूपांतरण के साथ काम करने में सक्षम हैं। एसी से डीसी में बिजली रूपांतरण को सही करनेवाला कहा जाता है और डीसी से एसी में रूपांतरण को पलटनेवाला  कहा जाता है।

डीसी उपकरण
दिष्टधारा उपकरण में अक्सर एक प्रारंभ करनेवाला (रिएक्टर कहा जाता है) शामिल होता है जो प्रत्यक्ष धारा को सुगम बनाने में मदद करने के लिए डीसी लाइन के साथ श्रृंखला में अधिष्ठापन जोड़ता है। इंडक्शन आमतौर पर 0.1 हेनरी (यूनिट) और 1 एच के बीच होता है। स्मूथिंग रिएक्टर में एयर-कोर या आयरन-कोर हो सकता है। आयरन-कोर कॉइल्स तेल से भरे उच्च वोल्टेज ट्रांसफार्मर की तरह दिखती हैं। एयर-कोर स्मूथिंग कॉइल समान हैं, लेकिन उच्च वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों में वाहक आवृत्ति चोक कॉइल से काफी बड़े हैं और विद्युत इन्सुलेशन द्वारा समर्थित हैं। एयर कॉइल्स में आयरन-कोर कॉइल्स की तुलना में कम ध्वनिक शोर उत्पन्न करने का लाभ होता है, वे तेल के रिसाव के संभावित पर्यावरणीय खतरे को खत्म करते हैं, और वे क्षणिक उच्च वर्तमान शार्ट सर्किट  स्थितियों के तहत संतृप्त नहीं होते हैं। प्लांट के इस हिस्से में डायरेक्ट करंट और वोल्टेज मापने के उपकरण भी होंगे।

उच्च आवृत्ति हस्तक्षेप को खत्म करने के लिए विशेष डायरेक्ट करंट फिल्टर का उपयोग किया जाता है। इस तरह के फिल्टर की आवश्यकता होती है यदि ट्रांसमिशन लाइन संचार और नियंत्रण के लिए पावर-लाइन संचार तकनीकों का उपयोग करेगी, या यदि ओवरहेड लाइन आबादी वाले क्षेत्रों से चलेगी। ये फिल्टर निष्क्रिय एलसी सर्किट फिल्टर या सक्रिय फिल्टर हो सकते हैं, जिसमें ट्रांसफॉर्मर और सुरक्षा कैपेसिटर के माध्यम से एक एम्पलीफायर शामिल होता है, जो लाइन पर हस्तक्षेप सिग्नल को चरण से बाहर संकेत देता है, जिससे इसे रद्द कर दिया जाता है। बाल्टिक केबल एचवीडीसी परियोजना पर ऐसी प्रणाली का उपयोग किया गया था।

कनवर्टर ट्रांसफॉर्मर
कनवर्टर ट्रांसफॉर्मर एसी आपूर्ति नेटवर्क के वोल्टेज को बढ़ाते हैं। ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के स्टार-टू-डेल्टा या डेल्टा-वाई ट्रांसफार्मर | वाई-डेल्टा कनेक्शन का उपयोग करके, कनवर्टर एसी आपूर्ति में प्रत्येक चक्र के लिए 12 दालों के साथ काम कर सकता है, जो कई हार्मोनिक वर्तमान घटकों को समाप्त करता है। ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग्स के इन्सुलेशन को विशेष रूप से पृथ्वी पर एक बड़ी डीसी क्षमता का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। कनवर्टर ट्रांसफार्मर को एक इकाई के रूप में 300 मेगा वोल्ट एम्पीयर (मेगावाट) जितना बड़ा बनाया जा सकता है। बड़े ट्रांसफॉर्मर को ट्रांसपोर्ट करना अव्यावहारिक है, इसलिए जब बड़ी रेटिंग की आवश्यकता होती है, तो कई अलग-अलग ट्रांसफॉर्मर एक साथ जुड़े होते हैं। या तो दो तीन-चरण इकाइयाँ या तीन एकल-चरण इकाइयाँ उपयोग की जा सकती हैं। बाद वाले संस्करण के साथ केवल एक प्रकार के ट्रांसफॉर्मर का उपयोग किया जाता है, जिससे अतिरिक्त ट्रांसफॉर्मर की आपूर्ति अधिक किफायती हो जाती है।

कनवर्टर ट्रांसफॉर्मर प्रति चक्र कनवर्टर के चार चरणों में उच्च प्रवाह पावर चरणों के साथ काम करते हैं, और इसलिए सामान्य तीन चरण बिजली ट्रांसफार्मर की तुलना में अधिक ध्वनिक शोर उत्पन्न करते हैं। एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशन की साइटिंग में इस प्रभाव पर विचार किया जाना चाहिए। शोर कम करने वाले बाड़े लगाए जा सकते हैं।

प्रतिक्रियाशील शक्ति
जब लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स का उपयोग किया जाता है, तो कनवर्टर स्टेशन को प्रतिक्रियाशील शक्ति के रूप में अपनी पावर रेटिंग के 40% और 60% के बीच की आवश्यकता होगी। यह स्विच्ड कैपेसिटर या सिंक्रोनस कंडेनसर के बैंकों द्वारा प्रदान किया जा सकता है, या यदि एक उपयुक्त बिजलीघर  स्टेटिक इन्वर्टर प्लांट के करीब स्थित है, तो पावर स्टेशन में जनरेटर। एसी वोल्टेज नियंत्रण के लिए पर्याप्त मात्रा में नल के साथ कनवर्टर ट्रांसफार्मर में ऑन-लोड टैप परिवर्तक होने पर प्रतिक्रियाशील शक्ति की मांग को कम किया जा सकता है। हार्मोनिक फिल्टर घटकों में कुछ प्रतिक्रियाशील बिजली की आवश्यकता की आपूर्ति की जा सकती है।

वोल्टेज से प्राप्त कन्वर्टर्स प्रतिक्रियाशील के साथ-साथ वास्तविक शक्ति को उत्पन्न या अवशोषित कर सकते हैं, और अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील बिजली उपकरण की आमतौर पर आवश्यकता नहीं होती है।

हार्मोनिक फिल्टर
हार्मोनिक तरंगों के उन्मूलन और लाइन कम्यूटेटेड कनवर्टर स्टेशनों पर प्रतिक्रियाशील शक्ति के उत्पादन के लिए हार्मोनिक फिल्टर आवश्यक हैं। छह पल्स लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स वाले पौधों में, जटिल हार्मोनिक फिल्टर आवश्यक हैं क्योंकि ऑर्डर के विषम संख्या वाले हार्मोनिक्स हैं $6n + 1$ और $6n - 1$ एसी की तरफ और यहां तक ​​कि ऑर्डर के हार्मोनिक्स पर निर्मित $6n$ डीसी की तरफ। 12 पल्स कनवर्टर स्टेशनों पर, केवल हार्मोनिक वोल्टेज या आदेश की धाराएं $12n + 1$ और $12n - 1$ (एसी की तरफ) या $12n$ (डीसी की ओर) परिणाम। फिल्टर अपेक्षित हार्मोनिक आवृत्तियों के लिए ट्यून किए गए हैं और इसमें कैपेसिटर और इंडक्टर्स के श्रृंखला संयोजन शामिल हैं।

वोल्टेज सोर्स किए गए कन्वर्टर्स आमतौर पर लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स की तुलना में कम तीव्रता वाले हार्मोनिक्स का उत्पादन करते हैं। नतीजतन, हार्मोनिक फिल्टर आम तौर पर छोटे होते हैं या पूरी तरह से छोड़े जा सकते हैं।

हार्मोनिक फिल्टर के अलावा, 30 kHz से 500 kHz की सीमा में पावर-लाइन वाहक उपकरण की आवृत्ति रेंज में नकली संकेतों को खत्म करने के लिए उपकरण भी प्रदान किया जाता है। ये फिल्टर आमतौर पर स्थिर इन्वर्टर ट्रांसफार्मर के वैकल्पिक चालू टर्मिनल के पास होते हैं। उनमें एक कॉइल होता है जो एक अनुनाद सर्किट बनाने के लिए समानांतर कैपेसिटर के साथ लोड करंट को पास करता है।

विशेष मामलों में, प्रतिक्रियाशील शक्ति उत्पन्न करने के लिए विशेष रूप से मशीनों का उपयोग करना संभव हो सकता है। यह वोल्गा हाइड्रोइलेक्ट्रिक स्टेशन पर स्थित एचवीडीसी वोल्गोग्राड-डोनबास के टर्मिनल पर महसूस किया जाता है।

एसी स्विचगियर
एक कनवर्टर स्टेशन का तीन-चरण वैकल्पिक चालू स्विच गियर एक एसी सबस्टेशन के समान है। इसमें नियंत्रण, माप और सुरक्षा के लिए कन्वर्टर ट्रांसफॉर्मर, आइसोलेटिंग स्विच, ग्राउंडिंग स्विच और इंस्ट्रूमेंट ट्रांसफॉर्मर के ओवरकरंट प्रोटेक्शन के लिए परिपथ वियोजक  होंगे। एसी सिस्टम पर बिजली चमकना से एसी उपकरणों की सुरक्षा के लिए स्टेशन में  तड़ित पकड़क  भी होंगे।

आवश्यक क्षेत्र
कनवर्टर स्टेशन के लिए आवश्यक क्षेत्र पारंपरिक ट्रांसफॉर्मर से काफी बड़ा है, उदाहरण के लिए 600 मेगावाट की ट्रांसमिशन रेटिंग वाली साइट और 400 केवी का ट्रांसमिशन वोल्टेज लगभग 300 x 300 मीटर (1000 x 1000 फीट) है। लो-वोल्टेज संयंत्रों को कुछ हद तक कम जमीन क्षेत्र की आवश्यकता हो सकती है, क्योंकि बाहरी उच्च-वोल्टेज उपकरण के आसपास कम वायु स्थान निकासी की आवश्यकता होगी।

स्थान कारक
कन्वर्टर स्टेशन ध्वनिक शोर पैदा करते हैं। कनवर्टर स्टेशन गंभीर स्तर के रेडियो-आवृत्ति हस्तक्षेप उत्पन्न कर सकते हैं, इसलिए इन उत्सर्जनों को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन सुविधाओं को शामिल करें। दीवारें शोर से सुरक्षा प्रदान कर सकती हैं। जैसा कि सभी एसी सबस्टेशनों के साथ होता है, रिसाव की स्थिति में उपकरणों से निकलने वाले तेल को भूजल को दूषित होने से रोकना चाहिए। ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइनों के लिए पर्याप्त क्षेत्र की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन भूमिगत केबल का उपयोग करने पर इसे कम किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * एचवीडीसी परियोजनाओं की सूची
 * रोटरी कनवर्टर संयंत्र
 * हाई-वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर फायर बैरियर्स