उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा

एक उच्च-वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा (एचवीडीसी) विद्युत पारेषण प्रणाली (जिसे पावर सुपरहाइवे या इलेक्ट्रिकल सुपरहाइवे भी कहा जाता है)  अधिक सामान्य प्रत्यावर्ती धारा (एसी) ट्रांसमिशन प्रणालियों के विपरीत, विद्युत शक्ति संचरण के लिए प्रत्यक्ष धारा (डीसी) का उपयोग करता है। अधिकांश एचवीडीसी लिंक 100 केवी और 800 केवी के बीच वोल्टेज का उपयोग करते हैं। हालाँकि, चीन में 1,100 केवी लिंक 2019 में पूरा हो गया था 3300 km 12 गीगावॉट की बिजली क्षमता के साथ। इस आयाम के साथ, अंतरमहाद्वीपीय कनेक्शन संभव हो जाता है जो पवन ऊर्जा और फोटोवोल्टिक के उतार-चढ़ाव से निपटने में मदद कर सकता है। एचवीडीसी लाइनों का उपयोग आमतौर पर लंबी दूरी की बिजली ट्रांसमिशन के लिए किया जाता है, क्योंकि उन्हें कम कंडक्टर की आवश्यकता होती है और समकक्ष एसी लाइनों की तुलना में कम बिजली हानि होती है। एचवीडीसी एसी ट्रांसमिशन सिस्टम के बीच पावर ट्रांसमिशन की भी अनुमति देता है जो सिंक्रोनाइज़ेशन (प्रत्यावर्ती धारा) नहीं है। चूंकि एचवीडीसी लिंक के माध्यम से बिजली प्रवाह को स्रोत और लोड के बीच चरण कोण से स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, यह बिजली में तेजी से बदलाव के कारण होने वाली गड़बड़ी के खिलाफ नेटवर्क को स्थिर कर सकता है। एचवीडीसी 50 और 60 हर्ट्ज जैसी विभिन्न आवृत्तियों पर चलने वाले ग्रिड सिस्टम के बीच बिजली के हस्तांतरण की भी अनुमति देता है। यह पहले से असंगत नेटवर्क के बीच बिजली के आदान-प्रदान की अनुमति देकर, प्रत्येक ग्रिड की स्थिरता और अर्थव्यवस्था में सुधार करता है।

एचवीडीसी ट्रांसमिशन का आधुनिक रूप 1930 के दशक में स्वीडन (ऑलमन्ना स्वेन्स्का इलेक्ट्रिस्का अक्तीबोलागेट) और जर्मनी में बड़े पैमाने पर विकसित तकनीक का उपयोग करता है। प्रारंभिक व्यावसायिक स्थापनाओं में 1951 में सोवियत संघ में मास्को और मास्को में के बीच एक और 1954 में गोटलैंड और मुख्य भूमि स्वीडन के बीच 100 केवी, 20 मेगावाट प्रणाली शामिल थी। 2019 की चीनी परियोजना से पहले, दुनिया में सबसे लंबा एचवीडीसी लिंक ब्राज़िल में रियो मदीरा एचवीडीसी प्रणाली लिंक था, जिसमें ±600 केवी, 3150 मेगावाट के दो बाइपोल होते हैं, जो रोंडोनिया राज्य में पोर्टो वेल्हो को साओ पाउलो क्षेत्र से जोड़ते हैं, जिसकी लंबाई 3150 मेगावाट से अधिक है। 2500 km.



उच्च वोल्टेज संचरण
तारों के विद्युत प्रतिरोध में नष्ट होने वाली ऊर्जा को कम करने के लिए विद्युत शक्ति संचरण के लिए उच्च वोल्टेज का उपयोग किया जाता है। प्रेषित विद्युत शक्ति की एक निश्चित मात्रा के लिए, वोल्टेज को दोगुना करने से केवल आधी धारा पर समान शक्ति प्राप्त होगी:

$$\text{power} = (\text{voltage}) \cdot (\text{current}) = (2 \cdot \text{voltage}) \cdot (\tfrac{1}{2} \cdot \text{current})$$ चूँकि तारों में जूल ताप धारा के वर्ग के समानुपाती होता है $(\text{heat} = \text{current}^2 \cdot \text{resistance}), $ दोगुनी वोल्टेज पर आधी धारा का उपयोग करने से लाइन हानि 4 गुना कम हो जाती है। जबकि कंडक्टर के आकार को बढ़ाकर प्रतिरोध को कम करके ट्रांसमिशन में खोई गई बिजली को भी कम किया जा सकता है, बड़े कंडक्टर भारी और अधिक महंगे होते हैं।

उच्च वोल्टेज का उपयोग प्रकाश या मोटरों के लिए आसानी से नहीं किया जा सकता है, इसलिए अंतिम उपयोग वाले उपकरणों के लिए ट्रांसमिशन-स्तर के वोल्टेज को कम किया जाना चाहिए। ट्रांसफार्मर का उपयोग प्रत्यावर्ती धारा (एसी) ट्रांसमिशन सर्किट में वोल्टेज स्तर को बदलने के लिए किया जाता है, लेकिन डीसी करंट को पारित नहीं कर सकता है। ट्रांसफार्मर ने एसी वोल्टेज परिवर्तन को व्यावहारिक बना दिया, और एसी जनरेटर डीसी का उपयोग करने वालों की तुलना में अधिक कुशल थे। इन फायदों के कारण 20वीं सदी के अंत में कम वोल्टेज वाले डीसी ट्रांसमिशन सिस्टम की जगह एसी सिस्टम ने ले ली। एसी और डीसी के बीच बिजली का व्यावहारिक रूपांतरण पारा-आर्क वाल्व जैसे बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स  उपकरणों के विकास के साथ संभव हो गया और 1970 के दशक में thyristor, एकीकृत गेट-कम्यूटेटेड थाइरिस्टर (आईजीसीटी), एमओएस-नियंत्रित थाइरिस्टर (एमसीटी) और  विद्युत रोधित गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर  (आईजीबीटी) सहित पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस के विकास के साथ संभव हो गया।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम
1882 में मिस्बैक-म्यूनिख पावर ट्रांसमिशन में प्रत्यक्ष धारा का उपयोग करके विद्युत शक्ति का पहला लंबी दूरी का संचरण प्रदर्शित किया गया था, लेकिन केवल 1.5 किलोवाट का संचरण किया गया था। एचवीडीसी ट्रांसमिशन की एक प्रारंभिक विधि स्विस इंजीनियर रेने थ्यूरी द्वारा विकसित की गई थी और उनकी पद्धति, थुरी प्रणाली को 1889 में इटली में एक्वेडोटो डी फेरारी-गैलिएरा कंपनी द्वारा व्यवहार में लाया गया। इस प्रणाली ने वोल्टेज बढ़ाने के लिए श्रृंखला से जुड़े मोटर जनरेटर  सेट का उपयोग किया। प्रत्येक सेट को विद्युत ग्राउंड से इंसुलेटेड किया गया था और प्राइम मूवर (इंजन) से इंसुलेटेड शाफ्ट द्वारा संचालित किया गया था। ट्रांसमिशन लाइन को निरंतर-वर्तमान मोड में संचालित किया गया था, प्रत्येक मशीन पर 5,000 वोल्ट तक, कुछ मशीनों में प्रत्येक कम्यूटेटर पर वोल्टेज को कम करने के लिए डबल कम्यूटेटर (इलेक्ट्रिक) था। यह प्रणाली 14 केवी डीसी पर 630 किलोवाट की दूरी तक संचारित करती है 120 km. ल्योन-माउटियर्स डीसी ट्रांसमिशन योजना|माउटियर्स-ल्योन प्रणाली ने 8,600 किलोवाट की जलविद्युत ऊर्जा प्रसारित की। 200 km, शामिल 10 km भूमिगत केबल का. इस प्रणाली ने सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवों के बीच 150 केवी के कुल वोल्टेज के लिए दोहरे कम्यूटेटर के साथ आठ श्रृंखला-जुड़े जनरेटर का उपयोग किया, और से संचालित किया गया c. 1906 से 1936 तक। 1913 तक पंद्रह थ्यूरी प्रणालियाँ प्रचालन में थीं। 100 केवी डीसी तक चलने वाली अन्य थ्यूरी प्रणालियाँ 1930 के दशक में काम करती थीं, लेकिन घूमने वाली मशीनरी को उच्च रखरखाव की आवश्यकता होती थी और उच्च ऊर्जा हानि होती थी।

20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध के दौरान कई अन्य यांत्रिक सुधारक  का परीक्षण किया गया, लेकिन उन्हें थोड़ी व्यावसायिक सफलता मिली। उच्च संचरण वोल्टेज से कम उपयोग वोल्टेज में प्रत्यक्ष धारा को परिवर्तित करने के लिए प्रयास की गई एक तकनीक श्रृंखला से जुड़ी  फिर से चार्ज करने लायक संप्रहार  को चार्ज करना था, फिर वितरण भार को पूरा करने के लिए समानांतर में बैटरियों को फिर से कनेक्ट करना था। जबकि 20वीं शताब्दी के अंत में कम से कम दो व्यावसायिक स्थापनाओं का प्रयास किया गया था, बैटरी की सीमित क्षमता, श्रृंखला और समानांतर कॉन्फ़िगरेशन के बीच स्विच करने में कठिनाइयों और बैटरी चार्ज/डिस्चार्ज चक्र की अंतर्निहित ऊर्जा अक्षमता के कारण तकनीक आम तौर पर उपयोगी नहीं थी।

बुध चाप वाल्व
पहली बार 1914 में प्रस्तावित, डीसी ट्रांसमिशन से जुड़े सही करनेवाला  और  पलटनेवाला  कार्यों के लिए ग्रिड नियंत्रित पारा-आर्क वाल्व 1920 से 1940 की अवधि के दौरान उपलब्ध हो गया। 1932 में शुरू करके,  सामान्य विद्युतीय  ने मैकेनिकविले, न्यूयॉर्क में पारा-वाष्प वाल्व और 12 केवी डीसी ट्रांसमिशन लाइन का परीक्षण किया, जो 40 हर्ट्ज पीढ़ी को 60 हर्ट्ज लोड में परिवर्तित करने में भी काम आया। 1941 में, 60 मेगावाट, ±200 केवी, 115 km दफन केबल लिंक, जिसे एल्बे-प्रोजेक्ट के रूप में जाना जाता है, पारा आर्क वाल्व का उपयोग करके बर्लिन शहर के लिए डिजाइन किया गया था, लेकिन  नाज़ी जर्मनी  के पतन के कारण, परियोजना कभी पूरी नहीं हुई। परियोजना के लिए नाममात्र का औचित्य यह था कि, युद्ध के दौरान, एक दफन केबल बमबारी लक्ष्य के रूप में कम ध्यान देने योग्य होगी। उपकरण को सोवियत संघ में ले जाया गया और वहां मॉस्को-काशीरा एचवीडीसी प्रणाली के रूप में सेवा में लगाया गया। मॉस्को-काशीरा प्रणाली और 1954 में स्वीडन की मुख्य भूमि और गोटलैंड द्वीप के बीच अल्लमन्ना स्वेन्स्का एलेक्ट्रिस्का अक्तीबोलागेट में एक लैम के समूह द्वारा कनेक्शन ने एचवीडीसी ट्रांसमिशन के आधुनिक युग की शुरुआत को चिह्नित किया।

1972 तक डिज़ाइन किए गए सिस्टम में मरकरी आर्क वाल्व आम थे, अंतिम मरकरी आर्क एचवीडीसी सिस्टम (मैनिटोबा, कनाडा में नेल्सन रिवर डीसी ट्रांसमिशन सिस्टम # बाइपोल 1) को 1972 और 1977 के बीच चरणों में सेवा में रखा गया था। तब से, सभी पारा आर्क सिस्टम या तो बंद कर दिए गए हैं या ठोस-अवस्था उपकरणों का उपयोग करने के लिए परिवर्तित कर दिए गए हैं। पारा आर्क वाल्वों का उपयोग करने वाली अंतिम एचवीडीसी प्रणाली न्यूजीलैंड के उत्तर और दक्षिण द्वीपों के बीच एचवीडीसी अंतर-द्वीप|इंटर-आइलैंड एचवीडीसी लिंक थी, जो उन्हें अपने दो ध्रुवों में से एक पर उपयोग करती थी। प्रतिस्थापन थाइरिस्टर कन्वर्टर्स के चालू होने से पहले, 1 अगस्त 2012 को पारा आर्क वाल्वों को बंद कर दिया गया था।

थाइरिस्टर वाल्व
1977 के बाद से, नए एचवीडीसी सिस्टम में केवल ठोस अवस्था युक्ति  का उपयोग किया गया है, ज्यादातर मामलों में थाइरिस्टर। पारा आर्क वाल्वों की तरह, थाइरिस्टर को चालू और बंद करने के लिए एचवीडीसी अनुप्रयोगों में बाहरी एसी सर्किट से कनेक्शन की आवश्यकता होती है। थाइरिस्टर का उपयोग करने वाले एचवीडीसी को लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर (एलसीसी) एचवीडीसी के रूप में भी जाना जाता है।

एचवीडीसी के लिए थाइरिस्टर वाल्व का विकास 1960 के दशक के अंत में शुरू हुआ। थाइरिस्टर पर आधारित पहली पूर्ण एचवीडीसी योजना कनाडा में ईल नदी कनवर्टर स्टेशन योजना थी, जिसे जनरल इलेक्ट्रिक द्वारा बनाया गया था और 1972 में सेवा में लाया गया था।

15 मार्च, 1979 को काहोरा बासा (HVDC) और जोहानसबर्ग  के बीच 1920 मेगावाट थाइरिस्टर आधारित डायरेक्ट करंट कनेक्शन (1,410 km) ऊर्जावान था. रूपांतरण उपकरण 1974 में AEG|Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft AG (AEG) द्वारा बनाया गया था, और ब्राउन, बोवेरी एंड सी (बीबीसी) और सीमेंस इस परियोजना में भागीदार थे। कई वर्षों की सेवा रुकावटें मोज़ाम्बिक गृह युद्ध का परिणाम थीं। ±533 kV का ट्रांसमिशन वोल्टेज उस समय दुनिया में सबसे अधिक था।

संधारित्र -कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स (सीसीसी)
एचवीडीसी सिस्टम के लिए लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स के उपयोग में कुछ सीमाएँ हैं। यह एसी सर्किट को थाइरिस्टर करंट को बंद करने की आवश्यकता और टर्न-ऑफ (टर्न-ऑफ समय) को प्रभावित करने के लिए 'रिवर्स' वोल्टेज की एक छोटी अवधि की आवश्यकता के परिणामस्वरूप होता है। इन सीमाओं को संबोधित करने का एक प्रयास कैपेसिटर-कम्यूटेटेड कनवर्टर (सीसीसी) है जिसका उपयोग कम संख्या में एचवीडीसी प्रणालियों में किया गया है। सीसीसी एक पारंपरिक एचवीडीसी प्रणाली से अलग है जिसमें इसमें कनवर्टर ट्रांसफार्मर के प्राथमिक या माध्यमिक पक्ष पर एसी लाइन कनेक्शन में श्रृंखला कैपेसिटर डाले जाते हैं। श्रृंखला कैपेसिटर आंशिक रूप से कनवर्टर के कम्यूटेटिंग इंडक्शन को ऑफसेट करते हैं और गलती धाराओं को कम करने में मदद करते हैं। यह कनवर्टर/इन्वर्टर के साथ एक छोटे विलुप्त होने वाले कोण का उपयोग करने की भी अनुमति देता है, जिससे प्रतिक्रियाशील बिजली समर्थन की आवश्यकता कम हो जाती है।

हालाँकि, वोल्टेज-सोर्स कन्वर्टर्स (VSC) के आगमन के कारण CCC केवल एक विशिष्ट अनुप्रयोग बनकर रह गया है, जो विलुप्त होने (टर्न-ऑफ) समय की आवश्यकता को समाप्त कर देता है।

वोल्टेज-स्रोत कन्वर्टर्स (वीएससी)
1980 के दशक से एडजस्टेबल-स्पीड ड्राइव में व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला, वोल्टेज-स्रोत कन्वर्टर्स 1997 में स्वीडन में प्रायोगिक एचवीडीसी हेल्सजॉन-ग्रेंजेसबर्ग|हेल्सजॉन-ग्रेंजेसबर्ग परियोजना के साथ एचवीडीसी में दिखाई देने लगे। 2011 के अंत तक, इस तकनीक ने एचवीडीसी बाजार के एक महत्वपूर्ण हिस्से पर कब्जा कर लिया था।

उच्च रेटेड इंसुलेटेड-गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी), गेट टर्न-ऑफ थाइरिस्टर (जीटीओ) और इंटीग्रेटेड गेट-कम्यूटेटेड थाइरिस्टर (आईजीसीटी) के विकास ने छोटे एचवीडीसी सिस्टम को किफायती बना दिया है। निर्माता एबीबी ग्रुप इस अवधारणा को एचवीडीसी लाइट कहता है, जबकि सीमेंस एक समान अवधारणा को एचवीडीसी प्लस (पावर लिंक यूनिवर्सल सिस्टम) कहता है और एल्सटॉम इस तकनीक पर आधारित अपने उत्पाद को एचवीडीसी मैक्ससाइन कहता है। उन्होंने एचवीडीसी का उपयोग कुछ दसियों मेगावाट जितने छोटे ब्लॉकों और कुछ दर्जन किलोमीटर जितनी छोटी ओवरहेड लाइनों तक बढ़ा दिया है। वीएससी तकनीक के कई अलग-अलग प्रकार हैं: 2012 तक निर्मित अधिकांश इंस्टॉलेशन एक सर्किट में पल्स चौड़ाई उतार - चढ़ाव का उपयोग करते हैं जो प्रभावी रूप से एक अल्ट्राहाई-वोल्टेज मोटर ड्राइव है। एचवीडीसी प्लस और एचवीडीसी मैक्ससाइन सहित वर्तमान इंस्टॉलेशन, मॉड्यूलर मल्टीलेवल कनवर्टर (एमएमसी) नामक कनवर्टर के वेरिएंट पर आधारित हैं।

मल्टीलेवल कन्वर्टर्स का लाभ यह है कि वे हार्मोनिक्स (विद्युत शक्ति) फ़िल्टरिंग उपकरण को कम करने या पूरी तरह से समाप्त करने की अनुमति देते हैं। तुलना के अनुसार, विशिष्ट लाइन-कम्यूटेटेड कनवर्टर स्टेशनों के एसी हार्मोनिक फिल्टर कनवर्टर स्टेशन क्षेत्र के लगभग आधे हिस्से को कवर करते हैं।

समय के साथ, वोल्टेज-स्रोत कनवर्टर सिस्टम संभवतः सभी स्थापित सरल थाइरिस्टर-आधारित सिस्टम को प्रतिस्थापित कर देंगे, जिसमें उच्चतम डीसी पावर ट्रांसमिशन अनुप्रयोग भी शामिल हैं।

फायदे
लंबी दूरी की, पॉइंट-टू-पॉइंट एचवीडीसी ट्रांसमिशन योजना में आम तौर पर समकक्ष एसी ट्रांसमिशन योजना की तुलना में कम समग्र निवेश लागत और कम नुकसान होता है। टर्मिनल स्टेशनों पर एचवीडीसी रूपांतरण उपकरण महंगा है, लेकिन लंबी दूरी पर कुल डीसी ट्रांसमिशन-लाइन की लागत समान दूरी की एसी लाइन की तुलना में कम है। एचवीडीसी को एसी लाइन की तुलना में प्रति यूनिट दूरी पर कम कंडक्टर की आवश्यकता होती है, क्योंकि तीन-चरण विद्युत शक्ति का समर्थन करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है और कोई त्वचा प्रभाव नहीं होता है।

वोल्टेज स्तर और निर्माण विवरण के आधार पर, एचवीडीसी ट्रांसमिशन हानियाँ 3.5% प्रति उद्धृत की गई हैं 1,000 km, समान वोल्टेज पर एसी (6.7%) लाइनों से लगभग 50% कम। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रत्यक्ष धारा केवल सक्रिय शक्ति को स्थानांतरित करती है और इस प्रकार प्रत्यावर्ती धारा की तुलना में कम नुकसान का कारण बनती है, जो एसी शक्ति#सक्रिय, प्रतिक्रियाशील और स्पष्ट शक्ति दोनों को स्थानांतरित करती है।

एचवीडीसी ट्रांसमिशन को अन्य तकनीकी लाभों के लिए भी चुना जा सकता है। एचवीडीसी अलग-अलग एसी नेटवर्क के बीच बिजली स्थानांतरित कर सकता है। अलग-अलग एसी प्रणालियों के बीच एचवीडीसी पावरफ्लो को क्षणिक परिस्थितियों के दौरान किसी भी नेटवर्क का समर्थन करने के लिए स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन इस जोखिम के बिना कि एक नेटवर्क में एक प्रमुख बिजली चली गयी  | पावर-सिस्टम के पतन से दूसरे नेटवर्क में पतन हो जाएगा। एचवीडीसी सिस्टम नियंत्रणीयता में सुधार करता है, एसी ग्रिड में कम से कम एक एचवीडीसी लिंक एम्बेडेड होता है - अनियंत्रित वातावरण में, नियंत्रणीयता सुविधा विशेष रूप से उपयोगी होती है जहां ऊर्जा व्यापार पर नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

एचवीडीसी ट्रांसमिशन के संयुक्त आर्थिक और तकनीकी लाभ इसे मुख्य उपयोगकर्ताओं से दूर स्थित बिजली स्रोतों को जोड़ने के लिए उपयुक्त विकल्प बना सकते हैं।

विशिष्ट अनुप्रयोग जहां एचवीडीसी ट्रांसमिशन तकनीक लाभ प्रदान करती है उनमें शामिल हैं:
 * पनडुब्बी पावर केबल|समुद्र के अंदर केबल ट्रांसमिशन योजनाएं (जैसे 720 km उत्तरी सागर लिंक, द 580 km नॉर्वे और नीदरलैंड के बीच NorNed केबल, इटली का 420 km सार्डिनिया और मुख्य भूमि के बीच SAPEI केबल, 290 km ऑस्ट्रेलियाई मुख्य भूमि और तस्मानिया के बीच बासलिंक, और यह 250 km स्वीडन और जर्मनी के बीच बाल्टिक केबल ).
 * इंटरमीडिएट 'टैप' के बिना एंडपॉइंट-टू-एंडपॉइंट लंबी दूरी की बल्क पावर ट्रांसमिशन, आमतौर पर एक रिमोट जेनरेटिंग प्लांट को मुख्य ग्रिड से जोड़ने के लिए, उदाहरण के लिए कनाडा में नेल्सन नदी डीसी ट्रांसमिशन सिस्टम ।
 * उन स्थितियों में मौजूदा पावर ग्रिड की क्षमता बढ़ाना जहां अतिरिक्त तार स्थापित करना मुश्किल या महंगा है।
 * अनसिंक्रनाइज़्ड एसी नेटवर्क के बीच पावर ट्रांसमिशन और स्थिरीकरण, चरम उदाहरण उन देशों के बीच पावर ट्रांसफर करने की क्षमता है जो विभिन्न आवृत्तियों पर एसी का उपयोग करते हैं। चूँकि इस तरह का स्थानांतरण किसी भी दिशा में हो सकता है, यह दोनों नेटवर्कों को आपात स्थिति और विफलताओं में एक-दूसरे पर निर्भर होने की अनुमति देकर उनकी स्थिरता को बढ़ाता है।
 * दोष स्तर (संभावित शॉर्ट-सर्किट करंट) को बढ़ाए बिना, मुख्य रूप से एसी पावर ग्रिड को स्थिर करना।
 * पवन जैसे नवीकरणीय संसाधनों का मुख्य ट्रांसमिशन ग्रिड में एकीकरण। तकनीकी और आर्थिक दोनों कारणों से उत्तरी अमेरिका और यूरोप में तटवर्ती पवन एकीकरण परियोजनाओं के लिए एचवीडीसी ओवरहेड लाइनें और अपतटीय परियोजनाओं के लिए एचवीडीसी केबल प्रस्तावित किए गए हैं। मल्टीपल वोल्टेज-सोर्स कन्वर्टर्स (वीएससी) के साथ डीसी ग्रिड अपतटीय पवन ऊर्जा को पूल करने और इसे दूर तट पर स्थित लोड केंद्रों तक प्रसारित करने के तकनीकी समाधानों में से एक है।

केबल सिस्टम
लंबे समुद्र के नीचे या भूमिगत उच्च वोल्टेज केबल में ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइनों की तुलना में उच्च विद्युत क्षमता होती है, क्योंकि केबल के भीतर लाइव कंडक्टर इन्सुलेशन की अपेक्षाकृत पतली परत (ढांकता हुआ) और एक धातु आवरण से घिरे होते हैं। ज्यामिति एक लंबे समाक्षीय संधारित्र की है। कुल धारिता केबल की लंबाई के साथ बढ़ती है। यह धारिता भार के समानांतर परिपथ में है। जहां केबल ट्रांसमिशन के लिए प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग किया जाता है, इस केबल समाई  को चार्ज करने के लिए केबल में अतिरिक्त धारा प्रवाहित होनी चाहिए। यह अतिरिक्त धारा प्रवाह केबल के कंडक्टरों में गर्मी के अपव्यय के माध्यम से अतिरिक्त ऊर्जा हानि का कारण बनता है, जिससे इसका तापमान बढ़ जाता है। केबल इन्सुलेशन में ढांकता हुआ नुकसान के परिणामस्वरूप अतिरिक्त ऊर्जा हानि भी होती है।

हालाँकि, यदि प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है, तो केबल कैपेसिटेंस को केवल तभी चार्ज किया जाता है जब केबल पहली बार सक्रिय होती है या यदि वोल्टेज स्तर बदलता है; कोई अतिरिक्त करंट की आवश्यकता नहीं है. पर्याप्त रूप से लंबे एसी केबल के लिए, अकेले चार्जिंग करंट की आपूर्ति करने के लिए कंडक्टर की संपूर्ण करंट-वहन क्षमता की आवश्यकता होगी। यह केबल कैपेसिटेंस समस्या एसी पावर केबलों की लंबाई और बिजली ले जाने की क्षमता को सीमित करती है। डीसी संचालित केबल केवल उनके तापमान वृद्धि और ओम के नियम|ओम के नियम द्वारा सीमित हैं। हालाँकि डाइइलेक्ट्रिक इंसुलेटर (बिजली) के माध्यम से कुछ लीकेज करंट प्रवाहित होता है, लेकिन यह केबल के रेटेड करंट की तुलना में छोटा है।

ओवरहेड लाइन सिस्टम
एसी ट्रांसमिशन अनुप्रयोगों में लंबी भूमिगत या समुद्र के नीचे केबलों का कैपेसिटिव प्रभाव एसी ओवरहेड लाइनों पर भी लागू होता है, हालांकि बहुत कम हद तक। फिर भी, एक लंबी एसी ओवरहेड ट्रांसमिशन लाइन के लिए, लाइन कैपेसिटेंस को चार्ज करने के लिए प्रवाहित धारा महत्वपूर्ण हो सकती है, और इससे दूरस्थ छोर पर लोड तक उपयोगी करंट ले जाने की लाइन की क्षमता कम हो जाती है। एक अन्य कारक जो एसी लाइनों की उपयोगी करंट-ले जाने की क्षमता को कम करता है, वह त्वचा प्रभाव है, जो कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र पर करंट के गैर-समान वितरण का कारण बनता है। डायरेक्ट करंट से चलने वाले ट्रांसमिशन लाइन कंडक्टर किसी भी बाधा से ग्रस्त नहीं हैं। इसलिए, समान कंडक्टर हानियों (या हीटिंग प्रभाव) के लिए, एसी की तुलना में एचवीडीसी के साथ संचालन करते समय एक दिया गया कंडक्टर लोड में अधिक शक्ति ले जा सकता है।

अंत में, पर्यावरणीय स्थितियों और एचवीडीसी के साथ काम करने वाले ओवरहेड लाइन इन्सुलेशन के प्रदर्शन के आधार पर, किसी दिए गए ट्रांसमिशन लाइन के लिए निरंतर एचवीडीसी वोल्टेज के साथ काम करना संभव हो सकता है जो लगभग पीक एसी वोल्टेज के समान है जिसके लिए इसे डिज़ाइन और इन्सुलेट किया गया है। एक एसी सिस्टम में वितरित बिजली को एसी वोल्टेज के मूल माध्य वर्ग (आरएमएस) द्वारा परिभाषित किया जाता है, लेकिन आरएमएस पीक वोल्टेज का केवल 71% है। इसलिए, यदि एचवीडीसी लाइन एचवीडीसी वोल्टेज के साथ लगातार काम कर सकती है जो एसी समतुल्य लाइन के पीक वोल्टेज के समान है, तो किसी दिए गए करंट के लिए (जहां एचवीडीसी करंट एसी लाइन में आरएमएस करंट के समान है), एचवीडीसी के साथ काम करते समय बिजली ट्रांसमिशन क्षमता एसी के साथ काम करने की क्षमता से लगभग 40% अधिक है।

अतुल्यकालिक कनेक्शन
क्योंकि एचवीडीसी अनसिंक्रनाइज़्ड एसी वितरण प्रणालियों के बीच बिजली संचरण की अनुमति देता है, यह कैस्केडिंग विफलताओं को व्यापक पावर ट्रांसमिशन ग्रिड के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में फैलने से रोककर, सिस्टम स्थिरता को बढ़ाने में मदद कर सकता है। लोड में परिवर्तन जिसके कारण एसी नेटवर्क के हिस्से अनसिंक्रनाइज़ हो जाएंगे और अलग हो जाएंगे, उसी तरह डीसी लिंक को प्रभावित नहीं करेगा, और डीसी लिंक के माध्यम से बिजली का प्रवाह एसी नेटवर्क को स्थिर कर देगा। डीसी लिंक के माध्यम से बिजली प्रवाह की परिमाण और दिशा को सीधे नियंत्रित किया जा सकता है, और डीसी लिंक के दोनों छोर पर एसी नेटवर्क का समर्थन करने के लिए आवश्यकतानुसार बदला जा सकता है। इसने कई पावर सिस्टम ऑपरेटरों को केवल स्थिरता लाभ के लिए एचवीडीसी प्रौद्योगिकी के व्यापक उपयोग पर विचार करने के लिए प्रेरित किया है।

नुकसान
एचवीडीसी के नुकसान रूपांतरण, स्विचिंग, नियंत्रण, उपलब्धता और रखरखाव में हैं।

एचवीडीसी कम विश्वसनीय है और इसमें प्रत्यावर्ती धारा (एसी) प्रणालियों की तुलना में उपलब्धता कारक कम है, जिसका मुख्य कारण अतिरिक्त रूपांतरण उपकरण है। सिंगल-पोल सिस्टम की उपलब्धता लगभग 98.5% है, जिसमें लगभग एक तिहाई डाउनटाइम दोषों के कारण अनिर्धारित है। दोष-सहिष्णु बाइपोल सिस्टम 50% लिंक क्षमता के लिए उच्च उपलब्धता प्रदान करते हैं, लेकिन पूर्ण क्षमता की उपलब्धता लगभग 97% से 98% है। आवश्यक एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशन महंगे हैं और उनकी अधिभार क्षमता सीमित है। छोटी ट्रांसमिशन दूरी पर, कनवर्टर स्टेशनों में नुकसान समान दूरी के लिए एसी ट्रांसमिशन लाइन की तुलना में बड़ा हो सकता है। कन्वर्टर्स की लागत लाइन निर्माण लागत और बिजली लाइन हानि में कमी से ऑफसेट नहीं हो सकती है।

एचवीडीसी योजना को संचालित करने के लिए कई स्पेयर पार्ट्स रखने की आवश्यकता होती है, अक्सर विशेष रूप से एक सिस्टम के लिए, क्योंकि एचवीडीसी सिस्टम एसी सिस्टम की तुलना में कम मानकीकृत होते हैं और प्रौद्योगिकी अधिक तेजी से बदलती है।

एसी सिस्टम के विपरीत, मल्टी-टर्मिनल सिस्टम को साकार करना जटिल है (विशेषकर लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स के साथ), जैसा कि मौजूदा योजनाओं को मल्टी-टर्मिनल सिस्टम में विस्तारित करना है। मल्टी-टर्मिनल डीसी सिस्टम में बिजली प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए सभी टर्मिनलों के बीच अच्छे संचार की आवश्यकता होती है; एसी ट्रांसमिशन लाइन के अंतर्निहित प्रतिबाधा और चरण कोण गुणों पर निर्भर होने के बजाय कनवर्टर नियंत्रण प्रणाली द्वारा बिजली प्रवाह को सक्रिय रूप से विनियमित किया जाना चाहिए। मल्टी-टर्मिनल सिस्टम दुर्लभ हैं। 2012 तक केवल दो सेवा में हैं: क्यूबेक - न्यू इंग्लैंड ट्रांसमिशन | रेडिसन, सैंडी पॉन्ड और निकोलेट के बीच हाइड्रो क्यूबेक - न्यू इंग्लैंड ट्रांसमिशन और एचवीडीसी इटली-कोर्सिका-सार्डिनिया|सार्डिनिया-मुख्य भूमि इटली लिंक जिसे 1989 में संशोधित किया गया था ताकि कोर्सिका द्वीप को भी बिजली प्रदान की जा सके।

हाई-वोल्टेज डीसी परिपथ वियोजक
इलेक्ट्रिक आर्क के कारण एचवीडीसी सर्किट ब्रेकर बनाना मुश्किल है: एसी के तहत वोल्टेज पलट जाता है, और ऐसा करने पर यह एक सेकंड में दर्जनों बार शून्य वोल्ट को पार कर जाता है। एक एसी चाप इन शून्य-क्रॉसिंग बिंदुओं में से एक पर स्वयं बुझ जाएगा, क्योंकि ऐसा कोई चाप नहीं हो सकता जहां कोई संभावित अंतर न हो। डीसी कभी भी शून्य वोल्ट को पार नहीं करेगा और कभी भी स्वयं बुझेगा नहीं, इसलिए समान वोल्टेज एसी की तुलना में डीसी के साथ चाप की दूरी और अवधि कहीं अधिक है। इसका मतलब यह है कि सर्किट ब्रेकर में करंट को शून्य करने और आर्क को बुझाने के लिए कुछ तंत्र शामिल किया जाना चाहिए, अन्यथा विश्वसनीय स्विचिंग की अनुमति देने के लिए आर्किंग और संपर्क टूट-फूट बहुत अधिक होगी।

नवंबर 2012 में, एबीबी ने दुनिया के पहले अल्ट्राफास्ट एचवीडीसी सर्किट ब्रेकर के विकास की घोषणा की। एचवीडीसी ग्रिड में उपयोग के लिए मैकेनिकल सर्किट ब्रेकर बहुत धीमे हैं, हालांकि उनका उपयोग अन्य अनुप्रयोगों में वर्षों से किया जा रहा है। इसके विपरीत, सेमीकंडक्टर ब्रेकर काफी तेज़ होते हैं लेकिन संचालन करते समय, ऊर्जा बर्बाद करते हुए और सामान्य ऑपरेशन में गर्मी पैदा करते समय उच्च प्रतिरोध रखते हैं। एबीबी ब्रेकर सेमीकंडक्टर और मैकेनिकल ब्रेकर को मिलाकर एक हाइब्रिड ब्रेकर तैयार करता है, जिसमें सामान्य ऑपरेशन में तेज ब्रेक टाइम और कम प्रतिरोध दोनों होते हैं।

लागत
आम तौर पर, एचवीडीसी सिस्टम के प्रदाता, जैसे जीई वर्नोवा, सीमेंस एजी और एशिया ब्राउन बोवेरी, विशेष परियोजनाओं की लागत विवरण निर्दिष्ट नहीं करते हैं। ऐसी लागतों को आपूर्तिकर्ता और ग्राहक के बीच गोपनीय व्यावसायिक मामलों के रूप में माना जाता है।

लागत परियोजना की विशिष्टताओं (जैसे बिजली रेटिंग, सर्किट लंबाई, ओवरहेड बनाम केबल मार्ग, भूमि लागत, साइट भूकंप विज्ञान, और किसी भी टर्मिनल पर आवश्यक एसी नेटवर्क सुधार) के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न होती है। उन स्थितियों में डीसी बनाम एसी ट्रांसमिशन लागत की विस्तृत तुलना की आवश्यकता हो सकती है जहां डीसी के लिए कोई स्पष्ट तकनीकी लाभ नहीं है, और केवल किफायती तर्क ही चयन को संचालित करता है।

हालाँकि, कुछ चिकित्सकों ने कुछ जानकारी प्रदान की है:

"For an 8 GW 40 km link laid under the English Channel, the following are approximate primary equipment costs for a 2000 MW 500 kV bipolar conventional HVDC link (exclude way-leaving, on-shore reinforcement works, consenting, engineering, insurance, etc.)


 * Converter stations ~£110M (~€120M or $173.7M)
 * Subsea cable + installation ~£1M/km (£1.6m/mile) (~€1.2M or ~$1.6M/km; €2m or $2.5m/mile)

So for an 8 GW capacity between Britain and France in four links, little is left over from £750M for the installed works. Add another £200–300M for the other works depending on additional onshore works required."

2,000 मेगावाट के लिए अप्रैल 2010 की घोषणा, 64 km स्पेन और फ़्रांस के बीच की रेखा €700 मिलियन अनुमानित है। इसमें पाइरेनीज़ के माध्यम से एक सुरंग की लागत भी शामिल है।

कनवर्टर
एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशन के केंद्र में, जो उपकरण एसी और डीसी के बीच रूपांतरण करता है उसे कनवर्टर कहा जाता है। लगभग सभी एचवीडीसी कन्वर्टर्स स्वाभाविक रूप से एसी से डीसी (रेक्टिफायर) और डीसी से एसी (पावर इन्वर्टर) में परिवर्तित करने में सक्षम हैं, हालांकि कई एचवीडीसी प्रणालियों में, पूरे सिस्टम को केवल एक दिशा में बिजली प्रवाह के लिए अनुकूलित किया गया है। इस बात पर ध्यान दिए बिना कि कनवर्टर स्वयं कैसे डिज़ाइन किया गया है, जो स्टेशन एसी से डीसी तक बिजली प्रवाह के साथ काम कर रहा है (किसी निश्चित समय पर) उसे रेक्टिफायर के रूप में जाना जाता है और जो स्टेशन डीसी से एसी तक बिजली प्रवाह के साथ काम कर रहा है उसे इन्वर्टर कहा जाता है।

प्रारंभिक एचवीडीसी प्रणालियों में इलेक्ट्रोमैकेनिकल रूपांतरण (थ्यूरी प्रणाली) का उपयोग किया जाता था, लेकिन 1940 के दशक से निर्मित सभी एचवीडीसी प्रणालियों में इलेक्ट्रॉनिक (स्थैतिक) कनवर्टर्स का उपयोग किया गया है। एचवीडीसी के लिए इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर्स को दो मुख्य श्रेणियों में बांटा गया है:
 * लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स (एलसीसी)
 * वोल्टेज-सोर्स्ड कन्वर्टर्स, या करंट-सोर्स कन्वर्टर्स।

लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स
आज प्रचालन में अधिकांश एचवीडीसी प्रणालियाँ लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स पर आधारित हैं।

बुनियादी एलसीसी कॉन्फ़िगरेशन एक तीन-चरण ब्रिज रेक्टिफायर # पॉलीफ़ेज़ डायोड ब्रिज या छह-पल्स ब्रिज का उपयोग करता है, जिसमें छह इलेक्ट्रॉनिक स्विच होते हैं, प्रत्येक तीन चरणों में से एक को दो डीसी रेल में से एक से जोड़ता है। एक पूर्ण स्विचिंग तत्व को आमतौर पर वाल्व के रूप में जाना जाता है, भले ही इसकी संरचना कुछ भी हो। हालाँकि, केवल प्रत्येक 60° पर एक चरण परिवर्तन के साथ, इस व्यवस्था का उपयोग करने पर डीसी और एसी दोनों टर्मिनलों पर काफी कुल हार्मोनिक विरूपण उत्पन्न होता है।

इस व्यवस्था के विस्तार में बारह-पल्स पुल में 12 वाल्वों का उपयोग किया जाता है। परिवर्तन से पहले एसी को दो अलग-अलग तीन चरण की आपूर्ति में विभाजित किया गया है। फिर आपूर्ति के सेटों में से एक को स्टार (वाईई) सेकेंडरी के लिए कॉन्फ़िगर किया जाता है, दूसरे को डेल्टा सेकेंडरी के लिए, तीन चरणों के दो सेटों के बीच 30° चरण का अंतर स्थापित किया जाता है। तीन चरणों के दो सेटों में से प्रत्येक को दो डीसी रेल से जोड़ने वाले बारह वाल्वों के साथ, हर 30° पर एक चरण परिवर्तन होता है, और हार्मोनिक्स काफी कम हो जाते हैं। इस कारण से बारह-पल्स प्रणाली 1970 के दशक से निर्मित अधिकांश लाइन-कम्यूटेटेड कनवर्टर एचवीडीसी प्रणालियों पर मानक बन गई है।

लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स के साथ, कनवर्टर में केवल एक डिग्री की स्वतंत्रता होती है - फायरिंग कोण, जो वाल्व में वोल्टेज के सकारात्मक होने (जिस बिंदु पर वाल्व डायोड से बना होता है तो वाल्व संचालित करना शुरू कर देगा) और अवरोध चालू होने के बीच समय विलंब का प्रतिनिधित्व करता है। फायरिंग कोण बढ़ने पर कनवर्टर का डीसी आउटपुट वोल्टेज लगातार कम सकारात्मक हो जाता है: 90° तक का फायरिंग कोण सुधार के अनुरूप होता है और परिणाम सकारात्मक डीसी वोल्टेज होता है, जबकि 90° से ऊपर का फायरिंग कोण व्युत्क्रम के अनुरूप होता है और परिणाम नकारात्मक डीसी वोल्टेज होता है। फायरिंग कोण के लिए व्यावहारिक ऊपरी सीमा लगभग 150-160° है क्योंकि इससे ऊपर, वाल्व के पास अपर्याप्त टर्नऑफ़ समय होगा।

प्रारंभिक एलसीसी प्रणालियों में पारा-आर्क वाल्वों का उपयोग किया जाता था, जो मजबूत होते थे लेकिन उच्च रखरखाव की आवश्यकता होती थी। इस वजह से, प्रत्येक छह-पल्स पुल पर बाईपास स्विचगियर के साथ कई पारा-आर्क एचवीडीसी सिस्टम बनाए गए थे ताकि एचवीडीसी योजना को रखरखाव की छोटी अवधि के लिए छह-पल्स मोड में संचालित किया जा सके। आखिरी पारा आर्क प्रणाली 2012 में बंद कर दी गई थी।

थाइरिस्टर वाल्व का उपयोग पहली बार 1972 में एचवीडीसी सिस्टम में किया गया था। थाइरिस्टर डायोड के समान एक ठोस-अवस्था अर्धचालक उपकरण है, लेकिन एक अतिरिक्त नियंत्रण टर्मिनल के साथ जिसका उपयोग एसी चक्र के दौरान एक विशेष क्षण में डिवाइस को स्विच करने के लिए किया जाता है। क्योंकि एचवीडीसी प्रणालियों में वोल्टेज, कुछ मामलों में 800 केवी तक, उपयोग किए गए थाइरिस्टर के ब्रेकडाउन वोल्टेज से कहीं अधिक है, एचवीडीसी थाइरिस्टर वाल्व श्रृंखला में बड़ी संख्या में थाइरिस्टर का उपयोग करके बनाए जाते हैं। ग्रेडिंग कैपेसिटर और रेसिस्टर्स जैसे अतिरिक्त निष्क्रिय घटकों को प्रत्येक थाइरिस्टर के साथ समानांतर में जोड़ने की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वाल्व में वोल्टेज थाइरिस्टर के बीच समान रूप से साझा किया जाता है। थाइरिस्टर प्लस इसके ग्रेडिंग सर्किट और अन्य सहायक उपकरण को थाइरिस्टर स्तर के रूप में जाना जाता है। प्रत्येक थाइरिस्टर वाल्व में आम तौर पर दसियों या सैकड़ों थाइरिस्टर स्तर होते हैं, जिनमें से प्रत्येक पृथ्वी के संबंध में एक अलग (उच्च) क्षमता पर काम करता है। इसलिए थाइरिस्टर को चालू करने की कमांड जानकारी केवल तार कनेक्शन का उपयोग करके नहीं भेजी जा सकती - इसे अलग करने की आवश्यकता है। अलगाव विधि चुंबकीय हो सकती है लेकिन आमतौर पर ऑप्टिकल होती है। दो ऑप्टिकल तरीकों का उपयोग किया जाता है: अप्रत्यक्ष और प्रत्यक्ष ऑप्टिकल ट्रिगरिंग। अप्रत्यक्ष ऑप्टिकल ट्रिगरिंग विधि में, कम-वोल्टेज नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स ऑप्टिकल फाइबर के साथ प्रकाश दालों को उच्च-पक्ष नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स में भेजते हैं, जो प्रत्येक थाइरिस्टर में वोल्टेज से अपनी शक्ति प्राप्त करता है। वैकल्पिक प्रत्यक्ष ऑप्टिकल ट्रिगरिंग विधि अधिकांश हाई-साइड इलेक्ट्रॉनिक्स को समाप्त कर देती है, इसके बजाय थाइरिस्टर को स्विच करने के लिए नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स से प्रकाश दालों का उपयोग करती है#लाइट ट्रिगर थाइरिस्टर|लाइट-ट्रिगर थाइरिस्टर (एलटीटी), हालांकि वाल्व की सुरक्षा के लिए अभी भी एक छोटी निगरानी इलेक्ट्रॉनिक्स इकाई की आवश्यकता हो सकती है।

एक लाइन-कम्यूटेटेड कनवर्टर में, डीसी करंट (आमतौर पर) दिशा नहीं बदल सकता है; यह एक बड़े प्रेरण के माध्यम से बहती है और इसे लगभग स्थिर माना जा सकता है। एसी पक्ष पर, कनवर्टर लगभग एक वर्तमान स्रोत के रूप में व्यवहार करता है, जो एसी नेटवर्क में ग्रिड-फ़्रीक्वेंसी और हार्मोनिक धाराओं दोनों को इंजेक्ट करता है। इस कारण से, एचवीडीसी के लिए एक लाइन कम्यूटेटेड कनवर्टर को करंट-सोर्स इन्वर्टर भी माना जाता है।

वोल्टेज-स्रोत कन्वर्टर्स
क्योंकि थाइरिस्टर को केवल नियंत्रण क्रिया द्वारा चालू (बंद नहीं) किया जा सकता है, नियंत्रण प्रणाली में स्वतंत्रता की केवल एक ही डिग्री होती है - थाइरिस्टर को कब चालू करना है। कुछ परिस्थितियों में यह एक महत्वपूर्ण सीमा है।

कुछ अन्य प्रकार के सेमीकंडक्टर डिवाइस जैसे आईजीबीटी ट्रांजिस्टर | इंसुलेटेड-गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी) के साथ, टर्न-ऑन और टर्न-ऑफ दोनों को नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे स्वतंत्रता की दूसरी डिग्री मिलती है। परिणामस्वरूप, उनका उपयोग स्व-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स बनाने के लिए किया जा सकता है। ऐसे कन्वर्टर्स में, डीसी वोल्टेज की विद्युत ध्रुवता आमतौर पर तय होती है और डीसी वोल्टेज, चौरसाई संधारित्र  होने के कारण, स्थिर माना जा सकता है। इस कारण से, आईजीबीटी का उपयोग करने वाले एचवीडीसी कनवर्टर को आमतौर पर वोल्टेज स्रोत कनवर्टर के रूप में जाना जाता है। अतिरिक्त नियंत्रणीयता कई फायदे देती है, विशेष रूप से हार्मोनिक प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए आईजीबीटी को प्रति चक्र कई बार चालू और बंद करने की क्षमता। स्व-कम्यूटेटेड होने के कारण, कनवर्टर अब अपने संचालन के लिए एसी सिस्टम में सिंक्रोनस मशीनों पर निर्भर नहीं रहता है। इसलिए एक वोल्टेज सोर्स कनवर्टर केवल निष्क्रिय लोड वाले एसी नेटवर्क को बिजली प्रदान कर सकता है, जो कि एलसीसी एचवीडीसी के साथ असंभव है।

वोल्टेज सोर्स कन्वर्टर्स पर आधारित एचवीडीसी सिस्टम आम तौर पर छह-पल्स कनेक्शन का उपयोग करते हैं क्योंकि कनवर्टर तुलनीय एलसीसी की तुलना में बहुत कम हार्मोनिक विरूपण पैदा करता है और बारह-पल्स कनेक्शन अनावश्यक है।

2012 तक निर्मित अधिकांश वीएससी एचवीडीसी सिस्टम दो स्तरीय कनवर्टर पर आधारित थे, जिसे छह पल्स ब्रिज के रूप में माना जा सकता है जिसमें थाइरिस्टर को व्युत्क्रम-समानांतर डायोड के साथ आईजीबीटी द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, और डीसी स्मूथिंग रिएक्टरों को डीसी स्मूथिंग कैपेसिटर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। ऐसे कनवर्टर्स का नाम प्रत्येक चरण के एसी आउटपुट पर अलग, दो वोल्टेज स्तरों से लिया गया है जो सकारात्मक और नकारात्मक डीसी टर्मिनलों की विद्युत क्षमता के अनुरूप हैं। पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) का उपयोग आमतौर पर कनवर्टर के हार्मोनिक विरूपण को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है।

कुछ एचवीडीसी सिस्टम तीन स्तर के कनवर्टर्स के साथ बनाए गए हैं, लेकिन आज अधिकांश नए वीएससी एचवीडीसी सिस्टम किसी न किसी प्रकार के मल्टीलेवल कनवर्टर के साथ बनाए जा रहे हैं, सबसे आम तौर पर मॉड्यूलर मल्टीलेवल कनवर्टर (एमएमसी), जिसमें प्रत्येक वाल्व में कई स्वतंत्र कनवर्टर सबमॉड्यूल होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में अपना स्वयं का स्टोरेज कैपेसिटर होता है। प्रत्येक सबमॉड्यूल में आईजीबीटी या तो कैपेसिटर को बायपास करते हैं या इसे सर्किट में जोड़ते हैं, जिससे वाल्व को हार्मोनिक विरूपण के बहुत कम स्तर के साथ एक चरणबद्ध वोल्टेज को संश्लेषित करने की अनुमति मिलती है।

कनवर्टर ट्रांसफार्मर
प्रत्येक कनवर्टर के एसी पक्ष में, ट्रांसफार्मर का एक बैंक, अक्सर तीन भौतिक रूप से अलग किए गए एकल-चरण ट्रांसफार्मर, स्थानीय अर्थ प्रदान करने के लिए, और सही अंतिम डीसी वोल्टेज सुनिश्चित करने के लिए, स्टेशन को एसी आपूर्ति से अलग करते हैं। फिर इन ट्रांसफार्मर का आउटपुट कनवर्टर से जुड़ा होता है।

एलसीसी एचवीडीसी योजनाओं के लिए कनवर्टर ट्रांसफार्मर उनके माध्यम से बहने वाले हार्मोनिक धाराओं के उच्च स्तर के कारण काफी विशिष्ट हैं, और क्योंकि माध्यमिक घुमावदार इन्सुलेशन एक स्थायी डीसी वोल्टेज का अनुभव करता है, जो टैंक के अंदर इन्सुलेटिंग संरचना (वाल्व पक्ष को अधिक ठोस इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है) के डिजाइन को प्रभावित करता है। एलसीसी सिस्टम में, ट्रांसफार्मर को हार्मोनिक रद्दीकरण के लिए आवश्यक 30° चरण शिफ्ट प्रदान करने की भी आवश्यकता होती है।

वीएससी एचवीडीसी सिस्टम के लिए कनवर्टर ट्रांसफार्मर आमतौर पर एलसीसी एचवीडीसी सिस्टम की तुलना में डिजाइन में सरल और अधिक पारंपरिक होते हैं।

प्रतिक्रियाशील शक्ति
लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स का उपयोग करने वाले एचवीडीसी सिस्टम का एक बड़ा दोष यह है कि कन्वर्टर्स स्वाभाविक रूप से वास्तविक बिजली की खपत करते हैं। एसी सिस्टम से कनवर्टर में प्रवाहित होने वाली एसी धारा एसी वोल्टेज से पीछे रह जाती है, जिससे कि, सक्रिय विद्युत प्रवाह की दिशा के बावजूद, कनवर्टर हमेशा प्रतिक्रियाशील शक्ति को अवशोषित करता है, शंट प्रारंभ करनेवाला  के समान व्यवहार करता है। आदर्श परिस्थितियों में अवशोषित प्रतिक्रियाशील शक्ति कम से कम 0.5 Mvar/MW है और जब कनवर्टर सामान्य फायरिंग या विलुप्त होने के कोण से अधिक या कम डीसी वोल्टेज पर काम कर रहा हो तो यह इससे अधिक हो सकता है।

हालाँकि बिजली स्टेशनों से सीधे जुड़े एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशनों पर कुछ प्रतिक्रियाशील शक्ति जनरेटर द्वारा स्वयं प्रदान की जा सकती है, ज्यादातर मामलों में कनवर्टर द्वारा खपत की गई प्रतिक्रियाशील बिजली कनवर्टर के एसी टर्मिनलों पर जुड़े शंट कैपेसिटर के बैंकों द्वारा प्रदान की जानी चाहिए। शंट कैपेसिटर आमतौर पर सीधे ग्रिड वोल्टेज से जुड़े होते हैं लेकिन कुछ मामलों में कनवर्टर ट्रांसफार्मर पर तृतीयक वाइंडिंग के माध्यम से कम वोल्टेज से जुड़े हो सकते हैं।

चूँकि खपत की गई प्रतिक्रियाशील शक्ति संचारित होने वाली सक्रिय शक्ति पर निर्भर करती है, कम संचारित शक्ति पर उत्पन्न होने वाली प्रतिक्रियाशील शक्ति के अधिशेष को रोकने के लिए शंट कैपेसिटर को आमतौर पर कई स्विचेबल बैंकों (आमतौर पर चार प्रति कनवर्टर) में विभाजित करने की आवश्यकता होती है।

शंट कैपेसिटर को लगभग हमेशा ट्यूनिंग रिएक्टर और, जहां आवश्यक हो, डंपिंग रेसिस्टर्स प्रदान किए जाते हैं ताकि वे लयबद्ध  फिल्टर के रूप में दोहरी भूमिका निभा सकें।

दूसरी ओर, वोल्टेज-स्रोत कन्वर्टर्स या तो मांग पर प्रतिक्रियाशील शक्ति का उत्पादन या उपभोग कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आमतौर पर किसी अलग शंट कैपेसिटर की आवश्यकता नहीं होती है (केवल फ़िल्टरिंग के लिए आवश्यक कैपेसिटर के अलावा)।

हार्मोनिक्स और फ़िल्टरिंग
सभी पावर इलेक्ट्रॉनिक्स कन्वर्टर्स एसी और डीसी सिस्टम पर कुछ हद तक हार्मोनिक विरूपण उत्पन्न करते हैं जिनसे वे जुड़े हुए हैं, और एचवीडीसी कन्वर्टर्स कोई अपवाद नहीं हैं।

हाल ही में विकसित मॉड्यूलर मल्टीलेवल कनवर्टर (एमएमसी) के साथ, हार्मोनिक विरूपण का स्तर व्यावहारिक रूप से नगण्य हो सकता है, लेकिन लाइन-कम्यूटेटेड कनवर्टर्स और सरल प्रकार के वोल्टेज-स्रोत कनवर्टर्स के साथ, कनवर्टर के एसी और डीसी दोनों पक्षों पर काफी हार्मोनिक विरूपण उत्पन्न हो सकता है। परिणामस्वरूप, ऐसे कन्वर्टर्स के एसी टर्मिनलों पर हार्मोनिक फिल्टर की लगभग हमेशा आवश्यकता होती है, और ओवरहेड लाइनों का उपयोग करने वाली एचवीडीसी ट्रांसमिशन योजनाओं में, डीसी पक्ष पर भी इसकी आवश्यकता हो सकती है।

लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स के लिए फ़िल्टर
लाइन-कम्यूटेटेड एचवीडीसी कनवर्टर का मूल बिल्डिंग-ब्लॉक छह-पल्स पुल है। यह व्यवस्था वर्तमान स्रोत के रूप में कार्य करके एसी सिस्टम में ऑर्डर 6n±1 के हार्मोनिक धाराओं को इंजेक्ट करके और डीसी वोल्टेज पर आरोपित ऑर्डर 6n के हार्मोनिक वोल्टेज उत्पन्न करके बहुत उच्च स्तर के हार्मोनिक विरूपण पैदा करती है।

ऐसे हार्मोनिक्स को दबाने में सक्षम हार्मोनिक फिल्टर प्रदान करना बहुत महंगा है, इसलिए बारह-पल्स ब्रिज (श्रृंखला में दो छह-पल्स ब्रिज और उनके बीच 30 डिग्री चरण बदलाव के साथ) के रूप में जाना जाने वाला एक प्रकार लगभग हमेशा उपयोग किया जाता है। बारह-पल्स व्यवस्था के साथ, हार्मोनिक्स अभी भी उत्पादित होते हैं लेकिन केवल एसी तरफ 12n±1 और डीसी तरफ 12n ऑर्डर पर। ऐसे हार्मोनिक्स को दबाने का कार्य अभी भी चुनौतीपूर्ण है, लेकिन प्रबंधनीय है।

एचवीडीसी के लिए लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स आमतौर पर एसी पक्ष पर 11वें और 13वें हार्मोनिक्स और डीसी पक्ष पर 12वें हार्मोनिक्स से निपटने के लिए डिज़ाइन किए गए हार्मोनिक फिल्टर के संयोजन के साथ प्रदान किए जाते हैं। कभी-कभी, एसी की तरफ 23वें, 25वें, 35वें, 37वें... और डीसी की तरफ 24वें, 36वें... से निपटने के लिए हाई-पास फिल्टर प्रदान किए जा सकते हैं। कभी-कभी, एसी फिल्टर को तीसरे या पांचवें हार्मोनिक्स जैसे निचले-क्रम, गैर-विशेषता वाले हार्मोनिक्स पर भी डंपिंग प्रदान करने की आवश्यकता हो सकती है।

एचवीडीसी कनवर्टर स्टेशनों के लिए एसी हार्मोनिक फिल्टर को डिजाइन करने का कार्य जटिल और कम्प्यूटेशनल रूप से गहन है, क्योंकि यह सुनिश्चित करने के अलावा कि कनवर्टर एसी सिस्टम पर अस्वीकार्य स्तर के वोल्टेज विरूपण का उत्पादन नहीं करता है, यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि हार्मोनिक फिल्टर एसी सिस्टम में कहीं और कुछ घटकों के साथ प्रतिध्वनित न हों। एसी फिल्टर को डिजाइन करने के लिए, आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर एसी प्रणाली के हार्मोनिक प्रतिबाधा का विस्तृत ज्ञान आवश्यक है। डीसी फिल्टर केवल ओवरहेड लाइनों से जुड़े एचवीडीसी ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए आवश्यक हैं। वोल्टेज विरूपण अपने आप में कोई समस्या नहीं है, क्योंकि उपभोक्ता सिस्टम के डीसी टर्मिनलों से सीधे कनेक्ट नहीं होते हैं, इसलिए डीसी फिल्टर के लिए मुख्य डिजाइन मानदंड यह सुनिश्चित करना है कि डीसी लाइनों में बहने वाली हार्मोनिक धाराएं पास की खुली तार वाली टेलीफोन लाइनों में हस्तक्षेप उत्पन्न न करें। डिजिटल मोबाइल दूरसंचार प्रणालियों में वृद्धि के साथ, जो हस्तक्षेप के प्रति बहुत कम संवेदनशील हैं, एचवीडीसी प्रणालियों के लिए डीसी फिल्टर कम महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं।

वोल्टेज-सोर्स्ड कन्वर्टर्स के लिए फ़िल्टर
कुछ प्रकार के वोल्टेज-सोर्स्ड कन्वर्टर्स हार्मोनिक विरूपण के इतने निम्न स्तर का उत्पादन कर सकते हैं कि किसी भी फिल्टर की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) के साथ उपयोग किए जाने वाले दो-स्तरीय कनवर्टर जैसे कनवर्टर प्रकारों को अभी भी कुछ फ़िल्टरिंग की आवश्यकता होती है, भले ही लाइन-कम्यूटेटेड कनवर्टर सिस्टम की तुलना में कम हो।

ऐसे कन्वर्टर्स के साथ, हार्मोनिक स्पेक्ट्रम आम तौर पर लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर स्थानांतरित हो जाता है। यह आमतौर पर फ़िल्टर उपकरण को छोटा करने की अनुमति देता है। प्रमुख हार्मोनिक आवृत्तियाँ पीडब्लूएम आवृत्ति के साइडबैंड और उसके गुणक हैं। एचवीडीसी अनुप्रयोगों में, पीडब्लूएम आवृत्ति आमतौर पर 1 से 2 किलोहर्ट्ज़ के आसपास होती है।

मोनोपोल
मोनोपोल कॉन्फ़िगरेशन में रेक्टिफायर का एक टर्मिनल अर्थ ग्राउंड से जुड़ा होता है। दूसरा टर्मिनल, जमीन के सापेक्ष उच्च वोल्टेज पर, एक ट्रांसमिशन लाइन से जुड़ा है। ग्राउंड (बिजली) टर्मिनल को दूसरे कंडक्टर के माध्यम से इनवर्टिंग स्टेशन पर संबंधित कनेक्शन से जोड़ा जा सकता है।

यदि कोई धात्विक रिटर्न कंडक्टर स्थापित नहीं है, तो दो इलेक्ट्रोडों के बीच पृथ्वी (या पानी) में करंट प्रवाहित होता है। यह व्यवस्था एक प्रकार का सिंगल-वायर अर्थ रिटर्न सिस्टम है।

इलेक्ट्रोड आमतौर पर स्टेशनों से कुछ दसियों किलोमीटर की दूरी पर स्थित होते हैं और एक मध्यम-वोल्टेज इलेक्ट्रोड लाइन के माध्यम से स्टेशनों से जुड़े होते हैं। इलेक्ट्रोड का डिज़ाइन स्वयं इस बात पर निर्भर करता है कि वे ज़मीन पर, किनारे पर या समुद्र में स्थित हैं। पृथ्वी वापसी के साथ एकध्रुवीय विन्यास के लिए, पृथ्वी धारा प्रवाह यूनिडायरेक्शनल है, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रोड (कैथोड) में से एक का डिज़ाइन अपेक्षाकृत सरल हो सकता है, हालांकि एनोड इलेक्ट्रोड का डिज़ाइन काफी जटिल है।

लंबी दूरी के ट्रांसमिशन के लिए, समर्पित तटस्थ कंडक्टर का उपयोग करने वाले विकल्पों की तुलना में अर्थ रिटर्न काफी सस्ता हो सकता है, लेकिन इससे निम्न समस्याएं हो सकती हैं:


 * लंबे समय से दबी हुई धातु की वस्तुओं जैसे पाइपलाइन परिवहन का विद्युत रासायनिक क्षरण
 * समुद्री जल में अंडरवाटर अर्थ-रिटर्न इलेक्ट्रोड क्लोरीन का उत्पादन कर सकते हैं या अन्यथा जल रसायन को प्रभावित कर सकते हैं।
 * असंतुलित वर्तमान पथ के परिणामस्वरूप एक शुद्ध चुंबकीय क्षेत्र हो सकता है, जो पानी के नीचे केबल के ऊपर से गुजरने वाले जहाजों के लिए चुंबकीय मार्गदर्शन ल  दिशा सूचक यंत्र  को प्रभावित कर सकता है।

इन प्रभावों को मोनोपोलर ट्रांसमिशन लाइन के दोनों सिरों के बीच एक धातु रिटर्न कंडक्टर की स्थापना से समाप्त किया जा सकता है। चूंकि कन्वर्टर्स का एक टर्मिनल पृथ्वी से जुड़ा हुआ है, रिटर्न कंडक्टर को पूर्ण ट्रांसमिशन वोल्टेज के लिए इन्सुलेट करने की आवश्यकता नहीं है जो इसे उच्च-वोल्टेज कंडक्टर की तुलना में कम महंगा बनाता है। धात्विक रिटर्न कंडक्टर का उपयोग करना है या नहीं इसका निर्णय आर्थिक, तकनीकी और पर्यावरणीय कारकों पर आधारित है। शुद्ध ओवरहेड लाइनों के लिए आधुनिक मोनोपोलर सिस्टम आमतौर पर 1.5 गीगावॉट क्षमता रखते हैं। यदि भूमिगत या पानी के नीचे केबल का उपयोग किया जाता है, तो सामान्य मान 600 मेगावाट है।

अधिकांश एकध्रुवीय प्रणालियाँ भविष्य में द्विध्रुवीय विस्तार के लिए डिज़ाइन की गई हैं। ट्रांसमिशन लाइन टावरों को दो कंडक्टरों को ले जाने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, भले ही शुरुआत में मोनोपोल ट्रांसमिशन सिस्टम के लिए केवल एक का उपयोग किया गया हो। दूसरा कंडक्टर या तो अप्रयुक्त है, इलेक्ट्रोड लाइन के रूप में उपयोग किया जाता है या दूसरे के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है (बाल्टिक केबल के मामले में)।

सममित मोनोपोल
एक विकल्प दो उच्च-वोल्टेज कंडक्टरों का उपयोग करना है, जो डीसी वोल्टेज के लगभग आधे पर काम करते हैं, प्रत्येक छोर पर केवल एक कनवर्टर होता है। इस व्यवस्था में, जिसे सममित मोनोपोल के रूप में जाना जाता है, कन्वर्टर्स को केवल उच्च प्रतिबाधा के माध्यम से अर्थ किया जाता है और इसमें कोई अर्थ करंट नहीं होता है। सममित मोनोपोल व्यवस्था लाइन-कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स (नॉर्नेड इंटरकनेक्टर एक दुर्लभ उदाहरण है) के साथ असामान्य है, लेकिन जब केबल का उपयोग किया जाता है तो वोल्टेज सोर्स कन्वर्टर्स के साथ यह बहुत आम है।

द्विध्रुवी
द्विध्रुवी संचरण में कंडक्टरों की एक जोड़ी का उपयोग किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक विपरीत ध्रुवता में जमीन के संबंध में उच्च क्षमता पर होता है। चूंकि इन कंडक्टरों को पूर्ण वोल्टेज के लिए इन्सुलेट किया जाना चाहिए, इसलिए ट्रांसमिशन लाइन की लागत रिटर्न कंडक्टर वाले मोनोपोल से अधिक है। हालाँकि, द्विध्रुवी ट्रांसमिशन के कई फायदे हैं जो इसे एक आकर्षक विकल्प बना सकते हैं।


 * सामान्य भार के तहत, नगण्य पृथ्वी-धारा प्रवाहित होती है, जैसा कि धात्विक पृथ्वी-वापसी के साथ एकध्रुवीय संचरण के मामले में होता है। इससे पृथ्वी की वापसी हानि और पर्यावरणीय प्रभाव कम हो जाते हैं।
 * जब किसी लाइन में कोई दोष विकसित होता है, तो लाइन के प्रत्येक छोर पर अर्थ रिटर्न इलेक्ट्रोड स्थापित होने पर, लगभग आधी रेटेड शक्ति पृथ्वी को रिटर्न पथ के रूप में उपयोग करते हुए, मोनोपोलर मोड में काम करते हुए प्रवाहित होती रह सकती है।
 * चूंकि किसी दी गई कुल पावर रेटिंग के लिए द्विध्रुवी लाइन का प्रत्येक कंडक्टर मोनोपोलर लाइनों की केवल आधी धारा वहन करता है, इसलिए उसी रेटिंग की मोनोपोलर लाइन की तुलना में दूसरे कंडक्टर की लागत कम हो जाती है।
 * बहुत प्रतिकूल इलाके में, दूसरे कंडक्टर को ट्रांसमिशन टावरों के एक स्वतंत्र सेट पर ले जाया जा सकता है, ताकि एक लाइन क्षतिग्रस्त होने पर भी कुछ बिजली प्रसारित होती रहे।

धात्विक अर्थ रिटर्न कंडक्टर के साथ एक द्विध्रुवी प्रणाली भी स्थापित की जा सकती है।

चीन में निंगडोंग-शेडोंग परियोजना की तरह, द्विध्रुवी प्रणाली प्रति पोल एक कनवर्टर के साथ ±660 केवी के वोल्टेज पर 4 गीगावॉट तक ले जा सकती है। 2,000 मेगावाट प्रति बारह-पल्स कनवर्टर की पावर रेटिंग के साथ, उस परियोजना के लिए कनवर्टर्स (2010 तक) अब तक बनाए गए सबसे शक्तिशाली एचवीडीसी कनवर्टर्स थे। प्रत्येक ध्रुव में श्रृंखला में दो या अधिक बारह-पल्स कनवर्टर्स को जोड़कर और भी उच्च शक्तियाँ प्राप्त की जा सकती हैं, जैसा कि चीन में ±800 केवी ज़ियांगजीबा-शंघाई एचवीडीसी प्रणाली में उपयोग किया जाता है।

शुरुआत में एक मोनोपोल के रूप में शुरू की गई पनडुब्बी केबल स्थापनाओं को अतिरिक्त केबलों के साथ उन्नत किया जा सकता है और बाइपोल के रूप में संचालित किया जा सकता है।

एक द्विध्रुवीय योजना लागू की जा सकती है ताकि एक या दोनों ध्रुवों की ध्रुवीयता को बदला जा सके। यह दो समानांतर मोनोपोल के रूप में संचालन की अनुमति देता है। यदि एक कंडक्टर विफल हो जाता है, तो भी ट्रांसमिशन कम क्षमता पर जारी रह सकता है। यदि ग्राउंड इलेक्ट्रोड और लाइनें इस मोड में अतिरिक्त करंट के लिए डिज़ाइन नहीं की गई हैं तो नुकसान बढ़ सकता है। इस मामले में घाटे को कम करने के लिए, मध्यवर्ती स्विचिंग स्टेशन स्थापित किए जा सकते हैं, जिस पर लाइन खंडों को बंद या समानांतर किया जा सकता है। यह इंगा-शाबा एचवीडीसी में किया गया था।

बैक टू बैक
बैक-टू-बैक स्टेशन (या संक्षेप में बी2बी) एक ऐसा संयंत्र है जिसमें दोनों कनवर्टर एक ही क्षेत्र में होते हैं, आमतौर पर एक ही इमारत में। प्रत्यक्ष धारा लाइन की लंबाई यथासंभव कम रखी जाती है। एचवीडीसी बैक-टू-बैक स्टेशनों का उपयोग किया जाता है
 * विभिन्न आवृत्तियों के बिजली ग्रिडों का युग्मन (जैसा कि जापान # ट्रांसमिशन और दक्षिण अमेरिका में बिजली क्षेत्र में; और संयुक्त अरब अमीरात और सऊदी अरब (50 हर्ट्ज) के बीच जीसीसी इंटरकनेक्टर 2009 में पूरा हुआ)
 * समान नाममात्र आवृत्ति के दो नेटवर्क को युग्मित करना लेकिन कोई निश्चित चरण संबंध नहीं (जैसा कि 1995/96 तक जीकेके एटजेनरिच्ट, जीके डर्नरोहर | डर्नरोहर, जीके वियना-दक्षिणपूर्व और वायबोर्ग एचवीडीसी योजना में)।
 * विभिन्न आवृत्ति और चरण संख्या (उदाहरण के लिए, कर्षण वर्तमान कनवर्टर संयंत्रों के प्रतिस्थापन के रूप में)

कम कंडक्टर लंबाई के कारण इंटरमीडिएट सर्किट में डीसी वोल्टेज को एचवीडीसी बैक-टू-बैक स्टेशनों पर स्वतंत्र रूप से चुना जा सकता है। एक छोटा वाल्व हॉल बनाने और प्रत्येक वाल्व में श्रृंखला में जुड़े थाइरिस्टर की संख्या को कम करने के लिए डीसी वोल्टेज को आमतौर पर जितना संभव हो उतना कम चुना जाता है। इस कारण से, एचवीडीसी बैक-टू-बैक स्टेशनों पर, उच्चतम उपलब्ध वर्तमान रेटिंग (कुछ मामलों में, 4,500 ए तक) वाले वाल्व का उपयोग किया जाता है।

मल्टी-टर्मिनल सिस्टम
एचवीडीसी लिंक के सबसे आम विन्यास में दो कनवर्टर स्टेशन होते हैं जो एक ओवरहेड विद्युत लाइन  या अंडरसी केबल से जुड़े होते हैं।

दो से अधिक बिंदुओं को जोड़ने वाले मल्टी-टर्मिनल एचवीडीसी लिंक दुर्लभ हैं। एकाधिक टर्मिनलों का विन्यास श्रृंखला, समानांतर, या संकर (श्रृंखला और समानांतर का मिश्रण) हो सकता है। बड़ी क्षमता वाले स्टेशनों के लिए समानांतर विन्यास का उपयोग किया जाता है, और कम क्षमता वाले स्टेशनों के लिए श्रृंखला का उपयोग किया जाता है। इसका एक उदाहरण 1992 में खोला गया 2,000 मेगावाट क्यूबेक - न्यू इंग्लैंड ट्रांसमिशन है, जो वर्तमान में दुनिया का सबसे बड़ा मल्टी-टर्मिनल एचवीडीसी सिस्टम है। मल्टी-टर्मिनल सिस्टम को लाइन कम्यूटेटेड कन्वर्टर्स का उपयोग करना मुश्किल होता है क्योंकि डीसी वोल्टेज की ध्रुवीयता को उलटने से बिजली का उलटा प्रभाव पड़ता है, जो सिस्टम से जुड़े सभी कन्वर्टर्स को प्रभावित करता है। वोल्टेज सोर्स्ड कन्वर्टर्स के साथ, करंट की दिशा को उलट कर पावर रिवर्सल हासिल किया जाता है, जिससे समानांतर-कनेक्टेड मल्टी-टर्मिनल सिस्टम को नियंत्रित करना बहुत आसान हो जाता है। इस कारण से, निकट भविष्य में मल्टी-टर्मिनल सिस्टम के और अधिक सामान्य होने की उम्मीद है।

पर्यावरण संबंधी लक्ष्यों को ध्यान में रखते हुए, चीन बिजली की बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए अपने ग्रिड का विस्तार कर रहा है। चाइना सदर्न पावर ग्रिड ने 2011 में तीन टर्मिनल वीएससी एचवीडीसी पायलट प्रोजेक्ट शुरू किया। इस परियोजना ने ±160 केवी/200 मेगावाट-100 मेगावाट-50 मेगावाट की रेटिंग डिजाइन की है और इसका उपयोग नानाओ द्वीप पर उत्पन्न पवन ऊर्जा को मुख्य भूमि गुआंग्डोंग पावर ग्रिड में लाने के लिए किया जाएगा। 32 kmएचवीडीसी भूमि केबल, समुद्री केबल और ओवरहेड लाइनों के संयोजन का। यह परियोजना 19 दिसंबर 2013 को चालू की गई थी। भारत में, मल्टी-टर्मिनल उत्तर-पूर्व आगरा  परियोजना को 2015-2017 में चालू करने की योजना है। इसकी रेटिंग 6,000 मेगावाट है, और यह पूर्व में विश्वनाथ चराली और अलीपुरद्वार में दो कनवर्टर स्टेशनों से ±800 केवी द्विध्रुवीय लाइन पर बिजली पहुंचाता है, जो कि भारत के आगरा में एक कनवर्टर से 30 किमी की दूरी पर स्थित है। 1,728 km.

अन्य व्यवस्थाएँ
क्रॉस-स्केगरैक में 1993 से 3 ध्रुव शामिल थे, जिनमें से 2 को समानांतर में स्विच किया गया था और तीसरे ने उच्च ट्रांसमिशन वोल्टेज के साथ विपरीत ध्रुवता का उपयोग किया था। यह कॉन्फ़िगरेशन 2014 में समाप्त हो गया जब पोल 1 और 2 को फिर से बाइपोल में काम करने के लिए बनाया गया और पोल 3 (एलसीसी) एक नए पोल 4 (वीएससी) के साथ बाइपोल में काम करता है। यह पहला एचवीडीसी ट्रांसमिशन है जहां एलसीसी और वीएससी ध्रुव एक द्विध्रुव में सहयोग करते हैं।

इसी तरह की व्यवस्था 1992 में क्षमता उन्नयन के बाद न्यूजीलैंड में एचवीडीसी इंटर-आइलैंड थी, जिसमें दो मूल कनवर्टर्स (पारा-आर्क वाल्व का उपयोग करके) को एक ही ध्रुव को खिलाने के लिए समानांतर-स्विच किया गया था और विपरीत ध्रुवता और उच्च ऑपरेशन वोल्टेज के साथ एक नया तीसरा (थाइरिस्टर) कनवर्टर स्थापित किया गया था। यह कॉन्फ़िगरेशन 2012 में समाप्त हो गया जब दो पुराने कनवर्टर्स को एक एकल, नए, थाइरिस्टर कनवर्टर के साथ बदल दिया गया।

2004 में एक योजना का पेटेंट कराया गया इसका उद्देश्य मौजूदा एसी ट्रांसमिशन लाइनों को एचवीडीसी में परिवर्तित करना है। तीन सर्किट कंडक्टरों में से दो को बाइपोल के रूप में संचालित किया जाता है। तीसरे कंडक्टर का उपयोग समानांतर मोनोपोल के रूप में किया जाता है, जो रिवर्सिंग वाल्व (या रिवर्स पोलरिटी में जुड़े समानांतर वाल्व) से सुसज्जित होता है। यह द्विध्रुवीय कंडक्टरों द्वारा भारी धाराओं को ले जाने की अनुमति देता है, और ऊर्जा संचरण के लिए स्थापित तीसरे कंडक्टर का पूरा उपयोग करता है। बर्फ हटाने के लिए लोड की मांग कम होने पर भी लाइन कंडक्टरों के माध्यम से उच्च धाराओं को प्रसारित किया जा सकता है।, कोई ट्राइपोल रूपांतरण प्रचालन में नहीं है, हालांकि भारत में एक ट्रांसमिशन लाइन को बाइपोल एचवीडीसी (एचईवीडीसी सीलेरु-बेसूर) में परिवर्तित कर दिया गया है।

कोरोना डिस्चार्ज
कोरोना डिस्चार्ज एक मजबूत विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति से तरल पदार्थ (जैसे पृथ्वी के वायुमंडल) में आयनों का निर्माण है। इलेक्ट्रॉन तटस्थ हवा से फट जाते हैं, और या तो सकारात्मक आयन या इलेक्ट्रॉन कंडक्टर की ओर आकर्षित होते हैं, जबकि आवेशित कण बह जाते हैं। यह प्रभाव काफी बिजली हानि का कारण बन सकता है, श्रव्य और रेडियो-आवृत्ति हस्तक्षेप पैदा कर सकता है, नाइट्रोजन ऑक्साइड और ओजोन जैसे जहरीले यौगिक उत्पन्न कर सकता है और उत्पन्न हो सकता है।

एसी और डीसी दोनों ट्रांसमिशन लाइनें कोरोना उत्पन्न कर सकती हैं, पहले मामले में दोलनशील कणों के रूप में, बाद में निरंतर हवा के रूप में। कंडक्टरों के चारों ओर बने अंतरिक्ष प्रभार  के कारण, एक एचवीडीसी सिस्टम में समान मात्रा में बिजली ले जाने वाले उच्च वोल्टेज एसी सिस्टम की प्रति यूनिट लंबाई में लगभग आधा नुकसान हो सकता है। मोनोपोलर ट्रांसमिशन के साथ ऊर्जावान कंडक्टर की ध्रुवता की पसंद से कोरोना डिस्चार्ज पर कुछ हद तक नियंत्रण हो जाता है। विशेष रूप से, उत्सर्जित आयनों की ध्रुवता को नियंत्रित किया जा सकता है, जिसका ओजोन निर्माण पर पर्यावरणीय प्रभाव पड़ सकता है। कोरोना डिस्चार्ज, कोरोना डिस्चार्ज की तुलना में काफी अधिक ओजोन उत्पन्न करता है, और इसे बिजली लाइन के और नीचे की ओर उत्पन्न करता है, जिससे स्वास्थ्य पर प्रभाव पड़ने की संभावना पैदा होती है। विद्युत ध्रुवता वोल्टेज के उपयोग से मोनोपोल एचवीडीसी विद्युत लाइनों के ओजोन प्रभाव कम हो जाएंगे।

अवलोकन
एचवीडीसी रेक्टिफायर और इनवर्टर के माध्यम से वर्तमान-प्रवाह की नियंत्रणीयता, अनसिंक्रनाइज़्ड नेटवर्क को जोड़ने में उनका अनुप्रयोग, और कुशल पनडुब्बी केबलों में उनके अनुप्रयोग का मतलब है कि एचवीडीसी इंटरकनेक्टर अक्सर बिजली के आदान-प्रदान के लिए राष्ट्रीय या क्षेत्रीय सीमाओं पर उपयोग किए जाते हैं (उत्तरी अमेरिका में, एचवीडीसी कनेक्शन कनाडा और संयुक्त राज्य अमेरिका के अधिकांश हिस्सों को कई विद्युत क्षेत्रों में विभाजित करते हैं जो राष्ट्रीय सीमाओं को पार करते हैं, हालांकि इन कनेक्शनों का उद्देश्य अभी भी अनसिंक्रनाइज़्ड एसी ग्रिड को एक दूसरे से जोड़ना है)। अपतटीय पवन फार्मों को भी समुद्र के भीतर केबलों की आवश्यकता होती है, और उनकी टर्बाइनें असिंक्रनाइज़ होती हैं। दो स्थानों के बीच बहुत लंबी दूरी के कनेक्शन में, जैसे किसी दूरस्थ स्थल पर एक बड़े जलविद्युत संयंत्र से शहरी क्षेत्र में बिजली ट्रांसमिशन, एचवीडीसी ट्रांसमिशन सिस्टम का उचित रूप से उपयोग किया जा सकता है; इस प्रकार की कई योजनाएँ बनाई गई हैं। साइबेरिया, कनाडा, भारत और स्कैंडेनेविया ई उत्तर के इंटरकनेक्टर्स के लिए, एचवीडीसी की घटी हुई लाइन-लागत भी इसे लागू करती है, एचवीडीसी परियोजनाओं की सूची देखें। इस आलेख में अन्य अनुप्रयोगों का उल्लेख किया गया है।

एसी नेटवर्क इंटरकनेक्टर
एसी ट्रांसमिशन लाइनें केवल समान आवृत्ति वाले विस्तृत क्षेत्र तुल्यकालिक ग्रिड को लाइन के दोनों सिरों के बीच स्वीकार्य चरण अंतर की सीमा के साथ आपस में जोड़ सकती हैं। कई क्षेत्र जो सत्ता साझा करना चाहते हैं उनके पास अनसिंक्रनाइज़्ड नेटवर्क हैं। यूनाइटेड किंगडम, उत्तरी यूरोप और महाद्वीपीय यूरोप के पावर ग्रिड एक एकल सिंक्रनाइज़ नेटवर्क में एकजुट नहीं हैं। जापान में 50 Hz और 60 Hz नेटवर्क हैं। महाद्वीपीय उत्तरी अमेरिका, पूरे 60 हर्ट्ज़ पर काम करते हुए, उन क्षेत्रों में विभाजित है जो असिंक्रनाइज़ हैं: पूर्वी इंटरकनेक्शन, पश्चिमी इंटरकनेक्शन, टेक्सास इंटरकनेक्शन, क्यूबेक इंटरकनेक्शन और अलास्का इंटरकनेक्शन। ब्राजील और परागुआ, जो विशाल इताइपु बांध जलविद्युत संयंत्र साझा करते हैं, क्रमशः 60 हर्ट्ज और 50 हर्ट्ज पर काम करते हैं। हालाँकि, एचवीडीसी सिस्टम अनसिंक्रनाइज़्ड एसी नेटवर्क को इंटरकनेक्ट करना संभव बनाता है, और एसी वोल्टेज और प्रतिक्रियाशील बिजली प्रवाह को नियंत्रित करने की संभावना भी जोड़ता है।

एक लंबी एसी ट्रांसमिशन लाइन से जुड़ा एक विद्युत जनरेटर अस्थिर हो सकता है और दूर स्थित एसी पावर सिस्टम के साथ सिंक्रनाइज़ेशन से बाहर हो सकता है। एक एचवीडीसी ट्रांसमिशन लिंक दूरस्थ पीढ़ी साइटों का उपयोग करना आर्थिक रूप से व्यवहार्य बना सकता है। तट से दूर स्थित पवन फार्म पानी के नीचे केबल द्वारा तट तक संचरण के लिए कई अनसिंक्रनाइज़्ड जनरेटर से बिजली इकट्ठा करने के लिए एचवीडीसी सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं। हालाँकि, सामान्य तौर पर, एक एचवीडीसी बिजली लाइन बिजली-वितरण ग्रिड के दो एसी क्षेत्रों को आपस में जोड़ेगी। एसी और डीसी पावर के बीच परिवर्तित करने वाली मशीनरी बिजली ट्रांसमिशन में काफी लागत जोड़ती है। AC से DC में रूपांतरण को रेक्टिफायर के रूप में जाना जाता है, और DC से AC में पावर इन्वर्टर के रूप में जाना जाता है। एक निश्चित ब्रेक-ईवन दूरी से ऊपर (लगभग) 50 km पनडुब्बी केबलों के लिए, और शायद 600 – ओवरहेड केबलों के लिए), एचवीडीसी विद्युत कंडक्टरों की कम लागत इलेक्ट्रॉनिक्स की लागत से अधिक है।

रूपांतरण इलेक्ट्रॉनिक्स बिजली प्रवाह के परिमाण और दिशा को नियंत्रित करके पावर ग्रिड को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने का अवसर भी प्रदान करता है। इसलिए, एचवीडीसी लिंक के अस्तित्व का एक अतिरिक्त लाभ ट्रांसमिशन ग्रिड में संभावित बढ़ी हुई स्थिरता है।

नवीकरणीय बिजली सुपरहाइवे
कई अध्ययनों ने एचवीडीसी पर आधारित बहुत व्यापक क्षेत्र सुपर ग्रिड के संभावित लाभों पर प्रकाश डाला है क्योंकि वे बड़ी संख्या में भौगोलिक रूप से फैले हुए पवन फार्मों या सौर फार्मों के आउटपुट को औसत और सुचारू करके आंतरायिकता के प्रभाव को कम कर सकते हैं। सिज़िश के अध्ययन का निष्कर्ष है कि यूरोप के बाहरी इलाकों को कवर करने वाला एक ग्रिड आज की कीमतों के करीब 100% नवीकरणीय ऊर्जा (70% पवन, 30% बायोमास) ला सकता है। इस प्रस्ताव की तकनीकी व्यवहार्यता पर बहस चल रही है और बड़ी संख्या में अंतर्राष्ट्रीय सीमाओं के पार ऊर्जा संचरण में शामिल राजनीतिक जोखिम। ऐसे हरित ऊर्जा सुपरहाइवे के निर्माण की वकालत एक श्वेत पत्र में की गई है जिसे 2009 में अमेरिकी पवन ऊर्जा एसोसिएशन  और  सौर ऊर्जा उद्योग संघ  द्वारा जारी किया गया था। क्लीन लाइन एनर्जी पार्टनर्स लंबी दूरी की इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन के लिए अमेरिका में चार एचवीडीसी लाइनें विकसित कर रहा है। जनवरी 2009 में, यूरोपीय आयोग ने आयरलैंड, ब्रिटेन, नीदरलैंड, जर्मनी, डेनमार्क और स्वीडन के बीच एचवीडीसी लिंक के विकास को सब्सिडी देने के लिए €300 मिलियन का प्रस्ताव दिया, जो पूरे यूरोप में अपतटीय पवन फार्मों और सीमा पार इंटरकनेक्टर्स के लिंक का समर्थन करने वाले व्यापक €1.2 बिलियन पैकेज के हिस्से के रूप में था। इस बीच, हाल ही में स्थापित भूमध्यसागरीय संघ ने उत्तरी अफ्रीका और मध्य पूर्व से यूरोप में बड़ी मात्रा में केंद्रित सौर ऊर्जा आयात करने के लिए भूमध्यसागरीय सौर योजना को अपनाया है। जापान-ताइवान-फिलीपींस एचवीडीसी इंटरकनेक्टर 2020 में प्रस्तावित किया गया था। इस इंटरकनेक्टर का उद्देश्य भविष्य के एशियाई प्रशांत सुपर ग्रिड की तैयारी के लिए इंडोनेशिया और ऑस्ट्रेलिया के साथ सीमा पार नवीकरणीय ऊर्जा व्यापार की सुविधा प्रदान करना है।

यूएचवीडीसी में प्रगति
यूएचवीडीसी (अल्ट्राहाई-वोल्टेज डायरेक्ट-करंट) हाई वोल्टेज डीसी ट्रांसमिशन तकनीक में नवीनतम तकनीकी मोर्चा बन रहा है। यूएचवीडीसी को 800 केवी से ऊपर के डीसी वोल्टेज ट्रांसमिशन के रूप में परिभाषित किया गया है (एचवीडीसी आमतौर पर केवल 100 से 800 केवी है)।

वर्तमान यूएचवीडीसी सुपरग्रिड्स के साथ एक समस्या यह है कि - हालांकि कम वोल्टेज पर एसी ट्रांसमिशन या डीसी ट्रांसमिशन से कम है - फिर भी लंबाई बढ़ने के कारण वे बिजली हानि से पीड़ित हैं। 800 केवी लाइनों के लिए सामान्य हानि 2.6% से अधिक है 800 km. ऐसी लाइनों पर ट्रांसमिशन वोल्टेज बढ़ाने से बिजली की हानि कम हो जाती है, लेकिन हाल तक, खंडों को पाटने के लिए आवश्यक इंटरकनेक्टर बेहद महंगे थे। हालाँकि, विनिर्माण क्षेत्र में प्रगति के साथ, यूएचवीडीसी लाइनें बनाना अधिक संभव होता जा रहा है।

2010 में, एबीबी ग्रुप ने चीन में दुनिया का पहला 800 केवी यूएचवीडीसी बनाया। 1100 केवी के साथ ज़ुंडोंग-वानान यूएचवीडीसी लाइन, 3400 km लंबाई और 12 गीगावॉट क्षमता 2018 में पूरी हुई। 2020 तक, चीन में कम से कम तेरह अल्ट्रा-हाई-वोल्टेज बिजली ट्रांसमिशन पूरा हो चुका है।

जबकि हालिया यूएचवीडीसी प्रौद्योगिकी की अधिकांश तैनाती चीन में है, इसे दक्षिण अमेरिका के साथ-साथ एशिया के अन्य हिस्सों में भी तैनात किया गया है। भारत में, ए 1830 km, रायगढ़  और बगलूर के बीच 800 केवी, 6 गीगावॉट लाइन 2019 में पूरी होने की उम्मीद है। ब्राज़ील में, ज़िंगु-एस्ट्रेइटो एचवीडीसी ट्रांसमिशन लाइन|ज़िंगू-एस्ट्रेइटो लाइन खत्म हो गई है 2076 km 800 केवी और 4 गीगावॉट के साथ 2017 में पूरा हुआ, और ज़िंगू-रियो एचवीडीसी ट्रांसमिशन लाइन | ज़िंगू-रियो लाइन खत्म हो गई 2543 km 800 केवी और 4 गीगावॉट के साथ 2019 में पूरा किया गया, दोनों सुंदर माउंट बांध से ऊर्जा संचारित करने के लिए। 2020 तक, यूरोप या उत्तरी अमेरिका में कोई यूएचवीडीसी लाइन (≥ 800 केवी) मौजूद नहीं है।

यह भी देखें

 * डीसी-टू-डीसी कनवर्टर
 * इलेक्ट्रोड लाइन
 * यूरोपीय सुपर ग्रिड
 * लचीली एसी ट्रांसमिशन प्रणाली
 * हाई-वोल्टेज केबल
 * एचवीडीसी परियोजनाओं की सूची - इतिहास में, वर्तमान संचालन में और निर्माणाधीन एचवीडीसी परियोजनाओं की सूची
 * पनडुब्बी बिजली केबल
 * ट्रांसमिशन टावर
 * वाल्व हॉल

बाहरी संबंध

 * China’s Ambitious Plan to Build the World’s Biggest Supergrid, IEEE Spectrum (2019)
 * https://web.archive.org/web/ished by International Council on Large Electric Systems (CIGRÉ)
 * World Bank briefing document about HVDC systems
 * UHVDC challenges explained from Siemens
 * Windpowerengineering.com article entitled "Report: HVDC converters globally to hit $89.6 billion by 2020" By Paul Dvorak, dated 18. September 2013
 * Elimination of commutation failure by "Flexible LCC HVDC" explained
 * Reactive power and voltage control by "Flexible LCC HVDC" explained